Masterproef. Onderzoeksstudie naar een saneringstechniek toepasbaar op veenlagen op de site Carcoke. Mieke Vanhessche

Masterproef Onderzoeksstudie naar een saneringstechniek toepasbaar op veenlagen op de site Carcoke Studiegebied Industriële wetenschappen en technologie

Opleiding Master in de industriële wetenschappen: Milieukunde

Academiejaar 2007-2008

Mieke Vanhessche

Voorwoord Hier ziet u het resultaat van een jaar lang werken en een afronding van mijn studies op de Hogeschool West-Vlaanderen dept. PIH.

Het schrijven van deze masterproef heeft mij de kans gegeven om alles omtrent bodemsaneringen beter te leren kennen. Ik heb de interesse zeker beet en het is een vak waar ik mij verder in zou willen verdiepen.

Deze masterproef zou zeker niet tot stand gekomen zijn zonder de hulp van enkele mensen die ik hier graag uitvoerig wil bedanken.

Als eerste wil ik Dhr. Alain Coopman en Pieter Schrooten bedanken voor hun vriendelijke ontvangst op de bureaus van Soresma in Antwerpen en hun feedback. Ook Dhr. Vincent Kindt voor de tijd te vinden om mijn masterproef te lezen en zijn opmerkingen door te sturen. Mijn interne promotor dhr. Guy Maes wens ik te bedanken voor de begeleiding van deze masterproef, hij heeft me op weg geholpen met concrete voorstellen voor dit onderzoek.

Tot slot wil ik nog enkele mensen in de bloemetjes zetten. Mijn ouders omdat ze mij de kans gegeven hebben deze studies aan te vangen. Zonder hun financiële en emotionele steun zou ik nooit deze studies kunnen hebben voltooien, hun aanmoedigingen en hun oprechte interesse gaven mij dat extra steuntje in de rug. In het bijzonder wil ik mijn moeder bedanken voor haar bemoedigende woorden en engelengeduld wanneer ik het allemaal wat minder zag zitten, ook al had zij het dit jaar niet altijd even gemakkelijk. Mijn zus verdient hier ook vermeld te worden omdat zij altijd en overal voor mij klaar staat. Ook mijn vrienden krijgen een extra dankwoordje voor hun onvoorwaardelijke steun, hun luisterend oor en de amusante momenten. Met hen heb ik een fantastische 4 jaar doorgebracht vol met onvergetelijke herinneringen.

Bedankt allemaal!

Mieke Vanhessche Mei 2008 I

Inhoudsopgave Deel I : Literatuurstudie ............................................................................................2 1 Carcoke NV ........................................................................................................2 1.1 Betrokken partijen ........................................................................................2 1.2 Historiek Carcoke..........................................................................................6 1.3 Productieproces cokes...................................................................................7 2 Aanwezige verontreinigingen ............................................................................. 11 2.1 Polycyclische aromatische koolwaterstoffen .................................................. 11 2.2 Teer .......................................................................................................... 13 2.3 BTEX ......................................................................................................... 16 2.4 Cyaniden ................................................................................................... 18 2.5 Minerale olie .............................................................................................. 18 2.6 Zware metalen ........................................................................................... 19 3 Veen ............................................................................................................... 20 3.1 Wat is veen? .............................................................................................. 20 3.2 Classificatie van veen.................................................................................. 21 3.3 Eigenschappen veen ................................................................................... 24 4 Saneringstechnieken ......................................................................................... 28 4.1 Bodemsaneringsproject ............................................................................... 28 4.2 Zelf vooropgestelde saneringstechnieken...................................................... 32 Deel II: Praktijktoetsing .......................................................................................... 41 1 Karakterisering veen ......................................................................................... 41 1.1 Bulkdensiteit .............................................................................................. 41 1.2 Watergehalte en droge stofgehalte .............................................................. 42 1.3 Organisch stofgehalte ................................................................................. 43 1.4 Zuurtegraad ............................................................................................... 44 1.5 Porositeit ................................................................................................... 44 1.6 Korrelgrootteverdeling ................................................................................ 47 1.7 Hydraulische conductiviteit .......................................................................... 52 1.8 Visuele waarnemingen ................................................................................ 53 1.9 Microscopie................................................................................................ 55 2 Haalbaarheid saneringstechnieken ..................................................................... 57 2.1 Methoden .................................................................................................. 57 2.2 Resultaten ................................................................................................. 63 Algemene besluiten ................................................................................................ 69 Literatuurlijst.......................................................................................................... 72 Bijlagen .............................................................................................................. - 1 -

II

Gebruikte symbolen en afkortingen OVAM

Openbare Vlaamse Afvalstoffen Maatschappij

NV

Naamloze Venootschap

SA

Société Anonyme

IVA

Intern Verzelfstandigd Agentschap

PAK

Polycyclische Aromatische Koolwaterstoffen

MAK

Monocyclische Aromatische Koolwaterstoffen

BTEX

Benzeen, Tolueen, Ethylbenzeen, Xyleen

EPA

U.S. Environmental Protection Agency

BSP

Bodemsaneringsproject

BSN

Bodemsaneringsnorm

VOC

Vluchtige Organische Componenten

eV

elektrovolt

UV

Ultraviolet

CF

Correctiefactor

PID

Photo Ionization Detector

OS

Organische stof

DS

Droge stof

BLE

Bodemluchtextractie

AIR

Airsparging

III

Lijst figuren Figuur I.1.1 Logo OVAM ............................................................................................3 Figuur I.1.2 Logo Soresma ........................................................................................5 Figuur I.1.3 Ovenbatterij cokesfabriek met grootste emissiepunten...............................8 Figuur I.1.4 Flowchart productie cokes en gassen......................................................10 Figuur I.2.1 Samenstelling teer ................................................................................ 14 Figuur I.3.1 Veen van op de site .............................................................................. 20 Figuur I.3.2 Formatie veen ...................................................................................... 22 Figuur I.3.3 Indeling en benaming van organische stofklassen.................................... 23 Figuur I.3.4 Bodemdaling door drooglegging van veen............................................... 26 Figuur I.4.1 Pneumatic fracturing............................................................................. 33 Figuur I.4.2 Bodemluchtextractie ............................................................................. 33 Figuur I.4.3 Airsparging........................................................................................... 35 Figuur I.4.4 Electro-reclamatie................................................................................. 38 Figuur I.4.5 Elektroden en ontrekkingsfilter opbouw .................................................. 38 Figuur I.4.6 Voorbeeld elektroden configuratie .......................................................... 39 Figuur II.1.1 Cumulatieve distributiecurve niet-gedroogd veen ................................... 49 Figuur II.1.2 Cumulatieve distributiecurve ovendroog veen ........................................ 50 Figuur II.1.3 Opstelling ........................................................................................... 53 Figuur II.1.4 Grafiek ontwateringscurve.................................................................... 54 Figuur II.1.5 Scheurvorming in veen ........................................................................ 54 Figuur II.1.6 Veen .................................................................................................. 56 Figuur II.1.7 Veen met herkenbare plantenresten...................................................... 56 Figuur II.2.1 Schema werking PID............................................................................ 58 Figuur II.2.2 PID-meter MiniRAE 2000...................................................................... 58 Figuur II.2.3 Instellingen PID-meter in ProRAE-Suite (screenshot) .............................. 59 Figuur II.2.4 Laboratoriumopstelling bodemluchtextractie .......................................... 60 Figuur II.2.5 Laboratoriumopstelling airsparging........................................................ 60 Figuur II.2.6 Laboratoriumopstelling electroreclamatie ............................................... 61 Figuur II.2.7 Proefopstelling .................................................................................... 62 Figuur II.2.8 Resultaten PID-meting initiële test ........................................................ 63 Figuur II.2.9 Vergelijking 3 technieken: continue beluchting...................................... 64 Figuur II.2.10 Vergelijking: BLE en AIR: Periodieke beluchting: 5 min aan - 15 min uit . 65 Figuur II.2.11 Vergelijking verloop 3 saneringstechnieken .......................................... 66 Figuur II.2.12 Vergelijking BLE, AIR en E-R met alle beluchtingsregimes ..................... 67 Figuur II.2.13 Vergelijking testen op E-R .................................................................. 68 Figuur II.2.14 Vergelijking testen E-R deel 2 ............................................................. 68

IV

Lijst tabellen Tabel I.2.1 PAK's en Henry constante ....................................................................... 11 Tabel I.2.2 PAK-lijsten............................................................................................. 12 Tabel I.2.3 Fysische eigenschappen steenkoolteer ..................................................... 14 Tabel I.2.4 Teer MAK/PAK chemische compositie....................................................... 15 Tabel I.2.5 Chemische en fysische eigenschappen van BTEX ...................................... 16 Tabel I.2.6 Bruikbare elektronacceptoren voor anaërobe afbraak van BTEX ................. 17 Tabel I.3.1 Veen en trofiegraad ............................................................................... 25 Tabel I.3.2 Eigenschappen veen .............................................................................. 27 Tabel I.3.3 Eigenschappen veen .............................................................................. 27 Tabel I.3.4 Eigenschappen veen .............................................................................. 27 Tabel I.4.1 Overzicht van het volume te ontgraven en verontreinigde grond ter hoogte van het fabrieksterrein in functie van de maximale ontgravingsdiepte (m-mv) en het inschattingsscenario................................................................................................ 30 Tabel

I.4.2

Overzicht

van

de

verschillende

saneringsalternatieven

voor

de

grondverontreiniging............................................................................................... 31 Tabel I.4.3 Overzicht van de budgetramingen voor de verschillende alternatieven voor de behandeling van de grond ....................................................................................... 32

Tabel II.1.1 Resultaten bulkdensiteit ........................................................................ 41 Tabel II.1.2 Resultaten watergehalte en droogrest .................................................... 42 Tabel II.1.3 Resultaten organisch stofgehalte............................................................ 43 Tabel II.1.4 Resultaten porositeit ............................................................................. 46 Tabel II.1.5 Resultaten zeeftest niet-gedroogd veen .................................................. 49 Tabel II.1.6 Parameters korrelgrootteverdeling niet-gedroogd veen ............................ 49 Tabel II.1.7 Resultaten zeeftest ovendroog veen .......................................................50 Tabel II.1.8 Parameters korrelgrootteverdeling ovendroog veen ................................. 51 Tabel II.1.10 Resultaten visuele waarnemingen.........................................................53 Tabel II.1.11 Bevindingen microscopie ..................................................................... 55 Tabel II.2.1 Uitgevoerde testen ............................................................................... 62

V

Inleiding Het terrein, waar vroeger Carcoke NV zijn activiteiten uitvoerde, heeft door de jaren heen

aanzienlijk

veel

meegemaakt.

Van

vernieuwingen

en

wederopbouw

na

wereldoorlogen tot de sluiting en sloop van het bedrijf. Na de sloop laat Carcoke NV een zwarte vlek na op de bodemkaart zoals zoveel andere verlaten industriële sites die Vlaanderen rijk is. De bodem en het grondwater bij Carcoke zijn sterk vervuild met talrijke verontreinigingen. De OVAM staat nu voor de uitdaging om het terrein te saneren. Zo krijgt het de kans om hergebruikt te worden in het bestaande bedrijventerrein in de zeehaven. Al enkele studies zijn uitgevoerd in verband met de sanering

van

ingenieursbureau

het

terrein.

Soresma

Het

NV,

is

bodemsaneringsproject, hier

een

voorbeeld

opgesteld van.

De

door

het

voorgestelde

saneringswijzen zijn echter een dure kwestie. Jan Verschatse heeft in zijn eindwerk als alternatief biologische saneringstechnieken voorgesteld. Die technieken hebben als nadeel dat de gewenste resultaten soms pas na lange tijd bereikt worden. Een ander probleem is de bodemsamenstelling van het terrein. Op verschillende locaties en dieptes bevinden er zich veenlagen. Over de formatie van veen is in de literatuur veel gekend, maar over de fysische en chemische eigenschappen liggen de gevonden waarden in de literatuur nogal ver uiteen. Uit ervaring is gebleken dat bij het voorstellen van een saneringstechniek best zoveel mogelijk geweten is over de grondsoort. Dit eindwerk heeft als doel een bijdrage te leveren tot het voorstellen van saneringstechnieken die toepasbaar zijn op de veenlagen en een karakterisering van het aanwezige veen tot stand te brengen. Het eindwerk is opgedeeld in drie grote delen: een literatuurstudie, een praktijktoetsing en een algemeen besluit. In de literatuurstudie wordt in hoofdstuk 1 alles beschreven over Carcoke NV: de geschiedenis en het productieproces van de cokes. De verontreinigingen die het productieproces met zich meebrachten worden verder toegelicht in hoofdstuk 2. Hoofdstuk 3 vat alles samen wat over veen als grondsoort in de literatuur gevonden wordt. In het laatste vierde hoofdstuk van dit deel komen de verschillende saneringstechnieken aan bod. Deze worden mogelijk geacht voor de sanering van het veen. De technieken worden kort toegelicht. Het tweede deel van het eindwerk is een praktijktoetsing. In hoofdstuk 1 wordt de karakterisering van het veen uitgevoerd. De haalbaarheid van de vooropgestelde saneringstechnieken wordt getest in hoofdstuk 2. Ten slotte volgt een algemeen besluit. ________________________________________________________________________ Inleiding

1

Deel I : Literatuurstudie 1 Carcoke NV In dit hoofdstuk komt alles omtrent de voormalige fabriek Carcoke NV aan bod. De partijen die betrokken zijn met de sanering van het terrein worden kort voorgesteld. Het ontstaan van Carcoke NV en de ontwikkelingen en vernieuwingen door de jaren heen tot de sluiting wordt besproken. Daarnaast wordt uitgelegd hoe steenkool tot cokes worden vervaardigd en welke verontreinigende stoffen vrijkomen bij dit productieproces.

1.1 Betrokken partijen 1.1.1 OVAM [1] De Openbare Vlaamse Afvalstoffenmaatschappij, kortweg OVAM, is opgericht naar aanleiding van het Afvalstoffendecreet van 2 juli 1981. De OVAM is een intern verzelfstandigd agentschap (IVA) met rechtspersoonlijkheid d.w.z. dat de OVAM belast is met welbepaalde beleidsuitvoerende taken van het Vlaamse Gewest en beschikt daarbij over operationele autonomie. Hilde Crevits, op dit moment (2008) Vlaams minister van Leefmilieu, is bevoegd voor het Vlaamse Afvalbeleid. De OVAM staat in voor de voorbereiding en de concrete uitvoering. De naam OVAM doet verkeerdelijk vermoeden dat de instantie zich enkel bezig houdt met de afvalproblematiek. Ook de taken van het ambtshalve verwijderen van afvalstoffen en het saneren van verontreinigde gronden neemt de instantie op zich. In 1995, bij het invoeren van het bodemsaneringsdecreet, werd deze laatste taak meer uitgebreid. De opdrachten van de OVAM zijn nauwkeurig omschreven en afgebakend in de beide decreten. Sinds de oprichting zijn verschillende succesvolle projecten tot stand gekomen o.a. de gescheiden ophaling van het huisvuil, uitbouw van containerparken,… Door het vermijden van nieuwe bodemverontreiniging in Vlaanderen en verdere sanering van gronden met historische vervuiling draagt de OVAM bij tot een beter leefmilieu en een verhoging van de levenskwaliteit. Om dit te realiseren beschikt de OVAM over zowel juridische, fiscale als sociale instrumenten. De

terugnameplicht,

bodemattesten,

heffingen,

subsidies,

sensibilisering

en

informatievoorziening zijn hiervan voorbeelden.

___________________________________________________________________________ Deel I - Hoofdstuk 1: Carcoke NV

2

Volgens het bodemsaneringsdecreet moet de saneringsplichtige zelf instaan voor de sanering van de vervuilde bodem. Soms is het moeilijk om de schuldige van de vervuiling te vinden of aansprakelijk te stellen omdat de vervuiling vaak al is opgetreden alvorens er nog maar sprake was van een milieuwetgeving. Dan staat de OVAM in voor het ambtshalve saneren van het terrein. Hierbij voert de instantie het beschrijvend bodemonderzoek, het bodemsaneringsproject, de bodemsaneringswerken en nazorg uit en doet daarbij beroep op erkende

organisaties

zoals

bodemsaneringsdeskundigen,

veiligheidscoördinatoren

en

aannemers.

Dit is ook het geval met de site van Carcoke te Zeebrugge. Het terrein ligt er zwaar vervuild bij en kan een gevaar vormen voor de omwonenden in het nabij gelegen dorp Zwankendamme. Samen met de vereffenaar van de NV Carcoke is er een overeenkomst gesloten zodat het Vlaamse Gewest het terrein kocht voor een symbolische euro als het zelf instond voor de sanering. De OVAM kreeg daarboven op een som van 5,3 miljoen euro uit het actief overschot van de vereffenaar. Het terrein in Zeebrugge is ongeveer 15 hectare groot en de waarde van het terrein wordt geschat op 3,1 miljoen euro. Terwijl de saneringskosten zelf geraamd worden tussen de 30 en 35 miljoen euro. De OVAM is nu eigenaar van de grond en kan deze na sanering terug verkopen. [2]

Figuur I.1.1 Logo OVAM [1]

De Openbare Vlaamse Afvalstoffenmaatschappij (OVAM) Stationsstraat 110 B-2800 Mechelen Tel 015/284.284 Fax 015/203.275 [email protected] http://www.ovam.be

Contactpersoon OVAM: Dhr. Vincent Kindt


3

1.1.2 Soresma [3] De

OVAM

heeft

het

studiebureau

Soresma

NV

aangesteld

als

erkend

bodemsaneringsdeskundige voor de sanering te Carcoke. Soresma heeft in 2003 het bodemsaneringsproject opgesteld voor de site. Hierin werden de resultaten van de eerder uitgevoerde bodemonderzoeken, resultaten van bijkomende studies en verschillende relevante saneringstechnieken in opgenomen. Soresma is een onafhankelijk ingenieurs- en adviesbureau dat actief is als raadgever en expert voor zowel openbare besturen, bedrijven als particulieren. Het bedrijf omvat rond de 225 gespecialiseerde medewerkers in de vestigingen Antwerpen, Genk, Gent, Namen, Nijlen en Tielt. Het is een dochteronderneming van Oranjewoud NV uit Nederland. Soresma gaat uit van een projectmatige en multidisciplinaire aanpak waarbij het studiebureau beschikt over 11 werkgebieden.

Bodem Bodemonderzoek, grondverzet, bodemsanering, bodemerosie Milieu Inschatten milieu-effecten, milieuadvies, milieu-administratie, milieuzorgsystemen,… Water Studieopdrachten: waterbeleid, oppervlaktewater, grondwater, afvalwater, sedimentbeheer, kustzonebeheer, watergebonden infrastructuur, scheepvaart, milieueffectenstudies en waterbeheersystemen Energie Uitvoeren energiestudies en opmaken van energieplannen voor industrie volgens de wettelijke bepalingen Uitvoeren energiescans Energie-adviezen voor de bouwsector Integrale ondersteuning van industriële projecten (haalbaarheidonderzoek, WKK- en groene stroomcertificaten Beleid Raadgever en expert op alle beleidsniveaus: openbare besturen, bedrijven en particulieren Beslissingsondersteunende systemen, strategisch haalbaarheidsonderzoek, maatschappelijke impactstudies, kosten-batenanalyse Natuur Terreinonderzoek, inventarisatie, monitoring, effectenanayse, natuurontwikkeling, -inrichting en -beheer, ___________________________________________________________________________ Deel I - Hoofdstuk 1: Carcoke NV

4

Ruimte Opmaak gemeentelijke ruimtelijke structuurplannen Gemeentelijke mobiliteitsplannen Infrastructuur Realisaties projecten inzake waterbeheer, inrichting van waterlopen, kustzonebeheer en maritieme bouw Realisaties projecten inzake droge infrastructuur zoals wegenaanleg, inrichting publieke ruimte, sportvelden, recreactieprojecten,.. Veiligheid Advies voor interne preventieadviseur: opzetten van veiligheidsbeheerssystemen (bv. VCA, OHSAS), uitvoeren taak- en risicoanalyses, uitvoeren procesveiligheidsanalyses, opstellen explosieveiligheidsdocument, opstellen van bedrijfsnoodplannen,… Veiligheidscoördinator voor bouwwerven Topografie Klassieke landmeetkunde van gebouwen en terreinen, uitzetten en inmeten van werven in uitvoering, lijning van machines en assen, piping GEO-ICT Gespecialiseerde CAD-, GIS-, WEB- en monitoroplossingen Geïntegreerde beheersystemen gebaseerd op realtime-gegevensinzameling Advies, begeleiding en opleiding

Figuur I.1.2 Logo Soresma [3]

Soresma n.v. Britselei 23 2000 Antwerpen Telefoon: +32 (0) 3 221 55 00 Telefax:

+32 (0) 3 221 55 01

[email protected]

Contactpersoon Soresma: Dhr. Alain Coopman; Dhr. Pieter Schrooten


5

1.2 Historiek Carcoke Toen op het einde van de 19de eeuw de Belgische regering besloot een nieuwe haven te bouwen in Zeebrugge, werd tegelijkertijd besloten om in deze haven een cokesfabriek te bouwen. Deze fabriek zou Engelse steenkool omzetten in cokes voor de staalindustrie in het Ruhrgebied en in de Elzas. In 1910 bestond de fabriek uit een kolenmagazijn, een kolentoren, vier ovenbatterijen, een benzolfabriek, een gaszuivering, een sulfaatrecuperatie, een gashouder, een teerdestillatie, een werkplaats en kantoorgebouwen. Werknemers kwamen zich rond de fabriek vestigen in Zeebrugge, Lissewege en in Zwankendamme werden enkele huizen gebouwd voor het onderhoudspersoneel van de fabriek.

Rond 1927 waren de eerste ovenbatterijen versleten en daarop werd in 1930 een vernieuwde installatie, met 50 nieuwe en grotere cokesovens en een installatie voor recuperatie van bijproducten, in bedrijf gezet. In de jaren ’30 werd een elektriciteitscentrale gebouwd op de terreinen van de cokesfabriek. Die centrale leverde elektriciteit aan de fabriek en het regionale net.

Net voor de Tweede wereldoorlog draaide de productie van de cokesfabriek op volle toeren. De vraag naar staal was groot door de oorlog die voor de deur stond. Tijdens de Duitse bezetting kende de fabriek een turbulente periode. Door bombardementen werd een gasleiding geraakt met gevolg dat de ovens werden uitgeschakeld en de fabriek stil viel.

In 1945 werd de schade aan de ovens hersteld en startte de fabriek opnieuw op. De ovenbatterij vernieuwde in 1954 volledig voor een tweede keer met 25 ovens. In 1959 werd nog een tweede batterij gebouwd van 35 ovens. De oude batterij van 50 ovens werd hierbij stilgelegd.

De jaren ’60 waren de gouden jaren en produceerde de fabriek op volle kracht. In 1965 vervlaamste de ‘Fours à Coke de Zeebrugge SA’ naar ‘Kooksfabriek van Zeebrugge NV’. Op 23 december 1975 fusioneerden de cokesfabriek van Zeebrugge met deze van Marly en Tertre. De maatschappij heette vanaf nu ‘NV Carcoke’. Maar door de slechte economische toestand, de slabakkende staalproductie, de sluiting van de Limburgse koolmijnen, de zware concurrentie uit Azië en de milieuproblematiek, werd de fabriek in 1996 verplicht de boeken te sluiten. ___________________________________________________________________________ Deel I - Hoofdstuk 1: Carcoke NV

6

Door vandalisme en diefstal na de sluiting kwam de site al vrij snel in verval. Gebouwen en installaties werden ernstig beschadigd en tal van onderdelen verdwenen. De installaties leden ook zware schade door de grote impact van de zoute zeelucht. In het honderdjarige bestaan van de fabriek heeft de site snelle en ingrijpende veranderingen ondergaan.

Tussen 2004 en 2006 werden de fabrieksgebouwen ontmanteld. Nu kan de OVAM beginnen met de eigenlijke sanering van het fabrieksterrein. Over de precieze nieuwe bestemming van de grond is nog geen uitsluitsel, wel is het zeker dat het gebruikt zal worden voor havengebonden industrie. [4,5,6]

1.3 Productieproces cokes Om de behoefte van stadsgas te dekken enerzijds en anderzijds om een brandstof te bekomen, die kon dienen om zuiver staal te fabriceren, werd eind 19de eeuw tijdens de industriële revolutie overgegaan tot het vergassen van steenkool. Steenkool met veel vluchtige bestanddelen werd gebruikt bij gasfabrieken om stadsgas te fabriceren, terwijl steenkool met weinig vluchtige bestanddelen werd gebruikt in cokesfabrieken. De beide productieprocessen zijn gelijkaardig. De bijproducten die gevormd worden tijdens het vergassen van steenkool waren sterk gegeerd en ooit steeg hun waarde zelf boven de waarde van de cokes. Tegenwoordig wint men de meeste chemicaliën uit aardolie. De petrochemie verving de carbochemie en er brak een zwarte tijd aan voor de cokesfabrieken. Cokes worden tegenwoordig enkel nog gebruikt in hoogovens. Ze worden in de metallurgie ingezet om ijzer uit ijzerertsen te verkrijgen. In hoogovens wordt hete lucht van rond de 1200 °C door een mengeling van ijzerertsen en cokes geblazen. Uit de cokes komt zo koolstofmonoxide vrij, die de ijzeroxiden reduceert en laat smelten tot vloeibaar ijzer, dat langs onderen in de ovens kan worden afgetapt. De cokes hebben drie functies in de hoogovens: brandstof, houder voor de ertsen en reductiemiddel. De cokes die in Carcoke werden geproduceerd waren eveneens bestemd voor de staalindustrie.

In Carcoke werden de cokes verkregen door een droge destillatie van steenkolen. Hierbij werden de steenkolen verhit in afwezigheid van zuurstof bij temperaturen tussen de 900 en 1100 °C. Om een optimale verhitting te verkrijgen werden de steenkolen eerst gebroken en vermalen tot fracties met een diameter van ongeveer 4 mm. Daarna werd de gemalen steenkool vervoerd naar de kolentorens voor opslag. Als de ovens gevuld moesten worden, kwam de vulwagen via het spoor een lading ophalen bij de kolentorens. De vulwagen, vol ___________________________________________________________________________ Deel I - Hoofdstuk 1: Carcoke NV

7

met steenkoolgruis, reed boven de ovens op een dubbel spoor en loste zijn lading in elke oven van de ovenbatterij. De ovengaten, afgesloten met deksels, werden enkel geopend voor het lossen. De ovenbatterij bestond uit een reeks van cokesovens met telkens een verbrandingskamer ertussen. Daar verbrandde ongeveer 40 % van het gezuiverde cokesgas en zorgde het zo voor de opwarming van de ovens. In elke oven was er een uitlaat voorzien voor de vluchtige stoffen die ontsnapten tijdens de pyrolyse.

Figuur I.1.3 Ovenbatterij cokesfabriek met grootste emissiepunten [7]

Het geproduceerde gas werd verzameld in een gasverzamelbuis en gezuiverd in de bijproductenfabriek. Het duurde ongeveer 15 tot 20 uur om goede cokes te verkrijgen. Na het verblijf in de ovens werden de cokes uit de ovens gestoten en opgevangen in karren. Die karren reden met de hete cokes naar de blustoren. Deze afkoeling was nodig opdat de cokes niet spontaan zouden ontbranden als ze in contact kwamen met de lucht. Na het blussen werden ze op een cokeshelling gestort, waarna een transportband de cokes naar een zeefinstallatie voerde om de verschillende fracties af te zeven. Die verschillende fracties werden dan afgevoerd via vrachtwagens naar de afnemers.

Het

geproduceerde

koolstofdioxide,

gas

bevatte

waterstofsulfide,

waterstof, ammoniak,

methaan,

ethyleen,

zwaveloxides,

koolstofmonoxide,

stikstofoxides,

vluchtige

organische verbindingen, polycyclische aromatische koolwaterstoffen, stofdeeltjes en zware ___________________________________________________________________________ Deel I - Hoofdstuk 1: Carcoke NV

8

metalen. Daarnaast waren ook volgende bijproducten aanwezig in het cokesovengas: teer, benzeen, fenolen, pyridine, waterstofdisulfide, waterstofcyanide en koolstofdisulfide. Het gas werd via de verzamelbuis aangezogen naar de bijproductenfabriek. Een eerste stap in de zuivering was een zwakke ammoniakale douche waar ammoniakaal water en teer condenseerden en zo apart werden opgevangen. Daarna werd het gas afgekoeld door drie condensators. De teer werd naar de teerbekkens gepompt om daar te ontwateren. Het gas werd verder verzadigd met zwavelzuur. Zo zuurde de ammoniak aan en werd ammoniaksulfaat gevormd, dat uitkristalliseerde. Dit werd opgeslagen en afgevoerd als meststof. Het gas was hierdoor weer opgewarmd en werd terug gekoeld in secundaire wastorens. Bij deze afkoeling werd naftaleen uit het gas gecondenseerd. Daarna werd de naftaleen uit het water gescheiden en terug in de teer gesmolten. Vervolgens werd het gas naar een tertiaire koeling gezogen, waar benzol werd uitgedestilleerd door middel van wasbenzine (anthraceen). De benzol samen met de wasolie werd onderaan de toren opgevangen. Daarna volgende een destillatie om de benzol uit de wasolie te krijgen. Na het verwijderen van de benzol bevatte het gas nog hoge concentraties van diwaterstofsulfide. Daarom werd nog een ontzwavelingsinstallatie gebouwd volgens het Stretford-procédé. Diwaterstofsulfide werd door een kalkoplossing en oxidatie met vanadaat omgezet in elementair zwavel.

Om het overtollige gas nog te verkopen als stadgas was nog een allerlaatste zuiveringsstap nodig. Het gas moest vrij zijn van cyaniden. Daardoor werd het gas door bakken met ijzeraarde geblazen. In de aarde werden zo ijzercyaniden complexen gevormd. Bij verzadiging van de aarde werden de bakken leeggeschept en werd de aarde geregenereerd door buiten te verluchten. Hierbij kwam cyanidegas vrij of loogde de cyaniden uit in de bodem bij regenval.

Het gezuiverde gas werd opgeslagen in een gashouder. De componenten waren CO, CO2, CH4 en H2. Deels gebruikte men het gas om de ovens te verwarmen, deels werd het gebruikt als stadgas en een ander deel werd naar een compressiestation gestuurd waar waterstofgas werd afgescheiden en verkocht. Het overtollige gas werd afgefakkeld. [7,8]


9

De volgende flowchart toont aan waar en welke stoffen tijdens het productieproces van de cokes vrijkomen.

Figuur I.1.4 Flowchart productie cokes en gassen [7]


10

2 Aanwezige verontreinigingen Zoals in het vorige hoofdstuk wordt aangekaart komt er bij de productie van cokes veel verontreinigende stoffen vrij. In dit hoofdstuk worden de belangrijkste besproken. Deze omvatten de polycyclische aromatische koolwaterstoffen, teer, BTEX (verzamelnaam voor: benzeen, tolueen, ethylbenzeen en xyleen), cyaniden, minerale olie en zware metalen. Hun fysische en chemische eigenschappen worden weergegeven.

2.1 Polycyclische aromatische koolwaterstoffen Polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK’s) zijn organische verbindingen die tenminste twee geconjugeerde aromatische ringen bevatten, die uitsluitend bestaan uit koolstof en waterstof. De verbinding mag dus geen functionele groepen bevatten. PAK’s ontstaan bij onvolledige verbranding van koolstofhoudende materialen zoals hout, fossiele brandstoffen, tabak, voedingsstoffen,… Ze kunnen dus zowel op een natuurlijke als antropogene wijze ontstaan. Antropogene voorbeelden waar PAK’s kunnen bij vrijkomen zijn roken, gebruik van fossiele brandstoffen, gemotoriseerd verkeer, afvalverwerking,… . Bij bosbranden en vulkanische activiteit kunnen ook PAK’s vrijkomen. De natuurlijke bijdrage van PAK’s kan verwaarloosd worden. Tot de PAK’s rekent men enkele honderden stoffen waarbij onderscheidt gemaakt wordt tussen een aantal vluchtige (bv. naftaleen) en een grote meerderheid niet-vluchtige (bv. benzo(a)pyreen). Bij toename van het aantal benzeenringen van de stof, vermindert de wateroplosbaarheid en neemt de vluchtigheid snel af. [9]

Tabel I.2.1 PAK's en Henry constante [10]

___________________________________________________________________________ Deel I - Hoofdstuk 2: Aanwezige verontreinigingen

11

Het gevaar van deze stoffen is dat de meeste giftig en carcinogeen zijn. Omdat er zoveel verschillende soorten PAK’s zijn is het onmogelijk om voor elke individuele PAK een norm te bepalen waarbij schadelijkheid voor het milieu en de gezondheid wordt aangetoond. Door de manier van ontstaan van PAK’s komen er meestal verschillende PAK’s tegelijk voor. Daarom werden voor analyses en normen te vereenvoudigen PAK-lijsten opgesteld die bestaan uit een pakket van 6 tot 16 verschillende PAK’s. [9] Tabel I.2.2 PAK-lijsten [9]

Borneff (6)

OVAM (10)

EPA (16)

X

X

Naftaleen Acenaftyleen

X

Acenafteen

X

Fluoreen

X

Fenanthreen

X

Anthraceen Fluorantheen

X X

X

X

Pyreen

X X

Benzo(a)anthraceen

X

X

Chryseen

X

X

Benzo(b)fluorantheen

X

X

X

Benzo(k)fluorantheen

X

X

X

Benzo(a)pyreen

X

X

X

Indeno(1,2,3,c,d)pyreen

X

X

X

Dibenzo(a,h)anthraceen Benzo(g,h,i)peryleen

X X

X

X

Op de site van Carcoke is er vooral een vervuiling van naftaleen en benzo(a)pyreen aanwezig. Deze laatste is ook de meest toxische van de PAK’s. Steenkoolteer, aanwezig op de site door de productie van cokes, is een grote bron van PAK’s. Meer uitleg in hoofdstuk 2.2.

PAK’s met lage moleculaire massa zijn biodegradeerbaar. De 2- en 3-ring polycylische aromatische verbindingen zijn snel tot matig aeroob afbreekbaar. Ook kunnen sulfaat en Fe(III) de afbraak versnellen. [11] Langere ketens dus verbindingen met 4 en meer ringen zijn persistenter en zijn overwegend slecht afbreekbaar. ___________________________________________________________________________ Deel I - Hoofdstuk 2: Aanwezige verontreinigingen

12

2.2 Teer Bij de pyrolyse van plantaardig materiaal zoals hout en steenkool ontstaat teer. Het is een mengselproduct en wordt meestal omschreven als een donkere stroperige en kleverige substantie met een karakteristieke geur. Die geur komt door de aanwezige fenolen en naftaleen. Teer is een complexe substantie. Ongeveer 400 verschillende bestanddelen zijn tot nu toe geïdentificeerd, maar aangenomen wordt dat er tot 10.000 verschillende stoffen aanwezig kunnen zijn. De compositie en eigenschappen van de teer hangt af van de temperatuur waarbij de droge destillatie werd uitgevoerd en ook van welk bronmateriaal gebruikt werd. Hoe hoger de temperatuur van de droge destillatie was, hoe meer verschillende stoffen aanwezig zullen zijn. [12]

Teer kan volgende stoffen bevatten: -

vluchtige alifatische koolwaterstoffen

-

niet-vluchtige alifatische koolwaterstoffen

-

aromatische verbindingen

-

PAK’s (2,3,4+ringen)

-

heterocyclische stikstof-, zwavel- en zuurstofverbindingen

-

anilinen en fenolen

-

geoxideerde verbindingen

-

organische zuren

-

asfaltenen en wassen

-

…

Door de onbekende samenstelling van teer is het moeilijk om saneringstechnieken en saneringsdoelstellingen te beoordelen. Zo kunnen de octanol/water-partitiecoëfficiënt, biodegradatiegraad en wateroplosbaarheid van teer tot enkele grootordes verschillen. Meestal worden PAK’s en BTEX analyses gebruikt om een beeld te verkrijgen van de teerverontreiniging. Door de sterk toegenomen in-situ saneringstechnieken is het belangrijk geworden om een goed en precies beeld te hebben van de verontreiniging en alsook haar specifieke eigenschappen. [13] Het kan dus interessant zijn om een teerkarakterisatie uit te voeren. Hierbij wordt de wateroplosbaarheid van alle stoffen in de teer gemeten en worden de kooktijden bepaald uit de retentietijd bij gaschromatografie. De combinatie van beide analyses kan leiden tot een ___________________________________________________________________________ Deel I - Hoofdstuk 2: Aanwezige verontreinigingen

13

identificatie van de verbindingen op stofgroepniveau. Dit kan belangrijk voor de saneringstechniek. Bijvoorbeeld: vaste teer bevat een hoger percentage aan zware PAK’s en een kleiner percentage aan fenolen en koolwaterstoffen met stikstof-, zwavel- en zuurstofatoom. Deze laatste bevatten een hogere oplosbaarheid naar water toe, waardoor emissies vanuit een bron met vast teer minder groot zal zijn dan uit een bron met vloeibaar teer.

Figuur I.2.1 Samenstelling teer [13]

Zo’n

karakterisaties

zijn

al

uitgevoerd

met

steenkoolteren

van

verschillende

stadsgasfabrieken in het oosten van de Verenigde Staten. Brown, Gupta e.a. onderzochten elf soorten teer van tien voormalige stadgasfabrieken. Daarbij werd het gemiddelde moleculair gewicht, het asgehalte, Karl Fisher watergehalte als fysische eigenschappen bepaald. Ook de chemische compositie werd bepaald. [14] Resultaten hieronder: Tabel I.2.3 Fysische eigenschappen steenkoolteer [14]


14

Hierbij werd geconcludeerd dat het asgehalte afhangt van de zuiverheid van het proces. Maar doordat de teer verkregen werd via bodemstalen en de teer dus puin en bodem bevat kan dit mee het asgehalte bepalen. Hetzelfde voor het watergehalte, normaal zou deze voor puur verkregen teer laag moeten zijn. In de bodem kan het watergehalte van de teer beïnvloed worden door het grondwater. [14]

In onderstaande tabel worden de resultaten van de analyses op samenstelling van verschillende soorten teer naar monocyclische aromatische koolwaterstoffen (MAK) en polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK) weergegeven.

Tabel I.2.4 Teer MAK/PAK chemische compositie [14]

Hierbij is terug te zien dat de chemische compositie tot verschillende grootordes kan verschillen tussen de soorten teer. Toch is te zien dat er gelijkaardige distributie is van de MAK/PAK tussen de verschillende stalen. De meest voorkomende stoffen zijn naftaleen, fenantreen en 1- en 2-methylnaftaleen. De concentraties van de MAK’s zijn eerder aan de lage kant. De PAK’s met 2 tot 3 ringen zijn het meest dominant aanwezig in de teer. [14]

Door de aanwezigheid van de PAK’s is teer in de bron slecht biologisch afbreekbaar, alleen in de pluim kan enige vorm van biologische degradatie voorkomen. [13]


15

2.3 BTEX BTEX is een verzamelnaam voor benzeen, tolueen, ethylbenzeen en m-,o-,p-xyleen. Het zijn vluchtige aromatische koolwaterstoffen, die veel gebruikt worden in de petrochemie en vaak ongewenste vervuiling vormen in het grondwater en bodem. De stoffen zijn gekend om hun persistentie en hun toxiciteit.

Tabel I.2.5 Chemische en fysische eigenschappen van BTEX [15]

Benzeen is een natuurlijke component van ruwe olie. Het wordt vooral geproduceerd uit petroleum en wordt gebruikt voor chemische syntheses van ethylbenzeen, fenol, cumeen, styreen en vele andere gesubstitueerde aromatische koolwaterstoffen. Emissies van benzeen kunnen veroorzaakt worden door cokesovens en tijdens het productieproces van benzeen. Andere bronnen zijn motoren, houtverbranding en verdamping tijdens gebruik, distributie en opslag van petroleum. Binnenshuis kan benzeen voorkomen in hogere concentraties door sigarettenrook. Natuurlijke bronnen van benzeen zijn vulkaanuitbarstigen en bosbranden.

Tolueen is het belangrijkste onderdeel van een thinner, dit is een organisch oplosmiddel voor verven op een oliebasis. In benzine wordt ook tolueen teruggevonden.

Ethylbenzeen wordt vooral gebruikt voor de productie van styreen, die gebruikt wordt als bouwsteen van polymeren. Het is ook een oplosmiddel in brandstoffen en asfalt. De stof komt voor in onder andere aardolie en steenkoolteer.


16

Xyleen wordt voornamelijk toegepast als oplosmiddel voor niet-organische stoffen zoals harsen en vetten. BTEX-componenten zijn relatief goed aëroob en anaëroob biologisch afbreekbaar. De afbraak gebeurt wel altijd via de waterfase. BTEX in de vorm van drijflagen, zijn niet rechtstreeks biologisch afbreekbaar, aangezien de grote toxiciteit voor de micro-organismen.

BTEX’en zijn het snelst aëroob afbreekbaar maar in de bodem is het zuurstofgehalte beperkt. Na een aerobe afbraak volgt meestal een anaërobe afbraak met als eerste nitraat als elektronacceptor en daarna volgen nog andere zoals mangaan (Mn(IV)) en ijzer (Fe3+). Benzeen is het meest resistent tegen deze afbraakmethoden. De stof kan echter wel onder sulfaatreducerende of methanogene omstandigheden afgebroken worden. De volgende tabel geeft een overzicht van de al dan niet bruikbare elektronacceptoren voor de anaërobe afbraak van BTEX. [15] Tabel I.2.6 Bruikbare elektronacceptoren voor anaërobe afbraak van BTEX [15]

BTEX Benzeen Tolueen Ethylbenzeen m-xyleen o-xyleen p-xyleen

e--acceptor Nitraat ? + -

IJzer (III) + + ? + + +

Sulfaat + + ? ? + ?

+

Afbraak aangetoond

-

Geen afbraak aangetoond

?

Onbekend of tegenspraak in de literatuur

CO2 + + ? ? + ?


17

2.4 Cyaniden Cyaniden zijn chemische verbindingen die een koolstofatoom bevatten met daaraan een stikstofatoom gebonden door middel van een driedubbele binding. Cyaniden kunnen voorkomen als stoffen, vloeistoffen en gassen. Vrije cyaniden, waarvan een CN--groep kan afsplitsen, zijn het gevaarlijkst. Enkele voorbeelden zijn waterstofcyanide (HCN), kaliumcyanide (KCN), joodcyanide (CNI),… In de bodem komen vrije cyaniden maar in lage concentraties voor. Vooral gebonden cyaniden, zoals het complex gebonden ijzercyanide, komen meer voor. Het Berlijns Blauw (Fe4(Fe(CN)6)3) is een gekende ijzercyanideneerslag. Vrij-cyanide kan zowel aeroob als anaeroob door verschillende micro-organismen afgebroken worden tot CO2 en NH4. Door de toxiciteit van de vrije-cyanides mogen er nooit te hoge concentraties aanwezig zijn. Gebonden cyaniden zijn moeilijker of bijna niet biologisch af te breken. Vooral door de zeer langdurige nalevering van complex gebonden cyanide is bijna de enige effectieve aanpak een ontgraving. Een andere mogelijkheid voor afbraak is dissociatie onder invloed van UV. [16]

2.5 Minerale olie Olie

is

een

mengsel

van

honderd

tot

duizend

verschillende

stoffen,

vooral

koolwaterstofverbindingen. Deze verbindingen kunnen zowel ketens als ringverbindingen zijn. Vaak wordt deze complexiteit vereenvoudigd bij analyses tot BTEX en PAK’s. Maar om het gedrag van olie in de bodem en de afbreekbaarheid exact te kunnen voorspellen is een grotere indeling in stofgroepen nodig met onder andere mono-aromaten, vluchtige alifaten, heterocyclische N-verbindingen, heterocyclische S- en O-verbindingen,… Olie vormt meestal een drijflaag op de grondwatertafel en lost deels ook op in het grondwater. Mogelijke saneringstechnieken zijn persluchtinjectie, stoominjectie, pump & treat en ook biologische afbraak. [17]


18

2.6 Zware metalen Zware metalen zijn metalen met een hoog atoomgewicht. De metalen die als prioritair worden beschouwd zijn: arseen (As), cadmium (Cd), chroom (Cr), kwik (Hg), lood (Pb), koper (Cu), nikkel (Ni) en zink (Zn). Een belangrijke eigenschap van zware metalen is dat ze een hoge toxiciteit hebben. Lood werkt in op het zenuwstelsel. Cadmium vergiftigt de nieren. Chroom en nikkel zijn in hoge concentraties kankerverwekkend. Een grote boosdoener van de verontreinigingen met zware metalen is de industrie. Cadmium en zinkverontreinigingen zijn vooral afkomstig van de non-ferro industrie bijvoorbeeld in de Nederlandse en Vlaamse kempen. Arseen werd gebruikt in allerlei bestrijdingsmiddelen, rattenvergif en als toevoegproduct in de verf- en glasproductie. Lood werd vroeger gebruikt als antiklopmiddel bij benzine en ook de non-ferro industrie is een belangrijke bron van verspreiding. Van nature zijn zware metalen aanwezig in vrijwel alle bodems, maar eerder in kleine concentraties. Door de industrie zijn grotere concentraties zware metalen in bodems en grondwater terecht gekomen. Ze worden goed vastgehouden door de bodemdeeltjes en zijn persistent. [18]


19

3 Veen Op de site van Carcoke te Zeebrugge bevinden zich in de bodem veenlagen. Om een beter inzicht

te

verkrijgen

over

de

eigenschappen

van

veen

om

later

mogelijke

saneringstechnieken te toetsen, wordt in dit hoofdstuk hierover een literatuurstudie uitgevoerd. In de literatuur worden tal van uiteenzettingen gevonden hoe de vorming van veen tot stand komt. Over de chemische en fysische eigenschappen van veen wordt minder terug gevonden.

3.1 Wat is veen? [19] Veen is een grondsoort dat bestaat uit een accumulatie van min of meer gehumificeerde plantenresten. Een veenlaag ontstaat wanneer plantenresten zoals bladeren en takken onder water terecht komen. In het water zijn bacteriën en schimmels aanwezig, die het plantenmateriaal aeroob afbreken waardoor H2O en CO2 vrijkomt. De biologische activiteit vermindert het zuurstofgehalte in het water. De zuurstof kan enkel aangevuld worden door diffusie langs het wateroppervlak. De condities in het water worden langzamerhand anaeroob en verdere afbraak van het plantenmateriaal kan enkel via een langzame anaerobe afbraak waarbij CH4 vrijkomt. Door dit trage proces krijgt het plantenmateriaal de kans zich te accumuleren en zo ontstaan dikke veenlagen. Door de steeds opnieuw gevormde veenlagen ontstaat er een druk op de onderliggende veenlagen. Hierdoor kunnen de veenlagen omgezet worden tot bruinkool en later steenkool. Gedroogd veen staat gekend als turf en werd vroeger veel gebruikt als brandstof. De belangrijkste voorwaarden voor veenvorming zijn dus de aanwezigheid van water en planten. Dit maakt dat de vorming van veen in alle klimaatzones mogelijk is, zowel in tropische als arctische zones.

Figuur I.3.1 Veen van op de site

___________________________________________________________________________ Deel I - Hoofdstuk 3: Veen

20

3.2 Classificatie van veen 3.2.1 Op basis van formatie: laagveen en hoogveen [19] Veen wordt in twee belangrijke hoofdgroepen onderscheiden: laagveen en hoogveen. De formatie van veen gebeurt in drie fases. Tijdens de eerste fase wordt een veenlaag gevormd in een concave laagte in het landoppervlak. Door aanvoer van water via neerslag, grondwater en afstromend water van het omringende landoppervlak wordt een plas gevormd. De resten van planten, algen, plankton accumuleren op de bodem en vormen zo een bezonken laag op de bodem van de plas. Dit organisch sediment wordt ook wel Gyttja (spreekt uit: juutje) genoemd. Langs de oevers staat riet en zegge dat na bezinking het riet- en zeggeveen vormt. Het veen heeft een grote waterhoudende capaciteit waardoor de grondwaterspiegel stijgt. De omringende bodem krijgt zo ook te maken met een wateroverschot zodat het veen zich uitbreidt. De veenformatie gebeurt het vlugst in de lager gelegen gedeeltes zodat na verloop van tijd een horizontaal profiel bereikt wordt. Hierop volgt de tweede fase. Het wateroverschot is nog steeds afkomstig van het grondwater, neerslag en oppervlaktetoevoer. Aan de randen van het veen is er een eutrofe (voedselrijke) bodem, terwijl in het centrale gedeelte een mesotroof (matig voedselrijk) milieu heerst. Op het centrale gedeelte vestigen zich boomsoorten, zoals de els, berk, wilg en eik, die de riet- en zeggevegetatie verdringen. Het veen dat ontstaat door de afgestorven restanten van deze bomen wordt het bosveen genoemd. Bij de derde fase verkrijgt de veenlaag een convex profiel. Vanaf dit stadium wordt er gesproken van hoogveen. Door de grotere dikte in het midden van het veen wordt enkel nog water aangevoerd via neerslag. Hierdoor ontstaat een voedselarm of oligotroof milieu. De vegetatie bestaat hierdoor uit mossen en bij de drogere gedeeltes wat heide. Het gevormde veen, mosveen, kan zich nu ook uitbreiden in zowel verticale als horizontale richting.


21

Op onderstaande figuur staat elke fase uitgetekend.

Figuur I.3.2 Formatie veen [19]


22

3.2.2 Op basis van organische stof [20] In de bodemkunde wordt een indeling van de gronden naar organisch stofgehalte gemaakt. Gronden met een lage organische stoffractie worden mineraal materiaal genoemd, terwijl gronden met een hoge organische stoffractie moerig materiaal genoemd worden. Daaronder vindt nog een verdere classificatie plaats. De organische stofklasse van een bodem hangt af van de organische stoffractie (fos), de lutumfractie (fl ) en de fractie minerale bestanddelen (fmin). De organische stof in de bodem bevat vooral humus en in kleinere mate strooisel en andere biomassa. Het gehalte aan organische stof wordt bepaald door de balans van aanvoer van vers plantenmateriaal en het verlies door decompositie. De lutumfractie is de fractie van de grond die kleiner is dan 2µm. De minerale fractie is afkomstig van de chemische, fysische en biologische verwering van moedermateriaal in de bodem. Het bevat zowel grote als kleine anorganische deeltjes zoals grind, keien, maar ook kleien en oxiden van ijzer en aluminium. Voor elke grond geldt dat de som van de drie fracties gelijk is aan 100%. Hieronder in de figuur wordt een driehoeksgrafiek weergegeven met de verschillende organische stofklassen.

Figuur I.3.3 Indeling en benaming van organische stofklassen [20]


23

Moerig materiaal

Mineraal materiaal

A Veen

D Humusrijk

B1 Zandig veen

E Zeer humeus

B2 Kleiig veen

F Matig humeus

C1 Venig zand

G Matig humusarm

C2 Venige klei

H Zeer humusarm I Uiterst humusarm

De grens tussen moerig en mineraal materiaal bevindt zich tussen een organisch stofgehalte van 15% met daarbij een lutumfractie van 0% en tussen een organisch stofgehalte van 30% met daarbij een lutumfractie van 70%. Om dus te kunnen spreken van veen (categorie A op figuur I.3.3) moet de bodem tussen de grenzen liggen van een organisch stofgehalte van 35% met daarbij een lutumfractie van 0% en een organische stofgehalte van 70% met daarbij een lutumfractie van 30%.

3.3 Eigenschappen veen In de literatuur wordt niet veel gevonden over de chemische en fysische eigenschappen van veen. Dit komt omdat de eigenschappen vooral locatiespecifiek zijn en afhangen van de vegetatie waaruit het veen gevormd werd. Algemeen staat gekend dat veen een grondsoort is met een groot organisch stofgehalte en een grote waterretentiecapaciteit. Veen fungeert als een spons voor het water, maar bij ontwatering en uitloging van veen kunnen er enorme inkrimpingen en scheuren ontstaan.

3.3.1 Samenstelling [21] Zoals hierboven al vermeld bestaat veen vooral uit organisch materiaal. Deze materie bevat vele verschillende organische verbindingen en allemaal in verschillende mate van afbraak. De belangrijkste moleculaire verbindingen in het organisch materiaal zijn: koolhydraten, lignine, eiwitten, organisch fosfor, zwavelcomponenten, vetten, wassen en harsen. Al deze bestanddelen bevatten de zes belangrijkste moleculen voor het leven: koolstof (C), zuurstof (O), waterstof (H), stikstof (N), fosfor (P) en zwavel (S). Koolhydraten zijn makkelijk afbreekbare verbindingen. Veen dat nauwelijks is afgebroken bevat ongeveer 80% koolhydraten in zijn organische stof, terwijl veen met een hoge afbraak slechts 20% koolhydraten bevat.


24

Lignine breekt minder snel en volledig af. Zodat in de bodem een ophoging zal plaats vinden. Hoe hoger het gehalte aan lignine in het veen, hoe hoger de graad van afbraak. Organische stof bevat ook humus. Het is een stabiel product dat bestaat uit moeilijk afbreekbare organische moleculen. Net zoals voor lignine geldt dat hoe hoger de graad van afbraak, hoe hoger het gehalte aan humus. De aanwezige humuszuren zorgen voor een lage pH van het veen.

3.3.2 Trofiegraad [21] Bij de formatie van veen ontstaan verschillende graden van trofie. In het centrale gedeelte is er een eerder oligotroof of voedselarm milieu, terwijl aan de randen een eutroof of voedselrijk milieu plaats vindt. Hierdoor gaan verschillende soorten vegetaties op beide gedeeltes zich vestigen naargelang hun voedselbehoefte. Zo ontstaan verschillende soorten veen. Tabel I.3.1 Veen en trofiegraad [21]

3.3.3 Doorlatendheid [21] De hydraulische conductiviteit of doorlatendheid (K) is een maat waarvoor een poreus medium een specifieke vloeistof doorlaat. Deze conductiviteit wordt meestal uitgedrukt in m/d of m/s. De doorlatendheid wordt mede bepaald door het vochtgehalte in de bodem. Hoe lager het vochtgehalte, hoe lager de doorlatendheid. Veen is gekend voor zijn slechte doorlatendheid net zoals klei. Onder natuurlijke omstandigheden bestaat veen uit een bovenste laag (acrotelm) en onderste laag (catotelm). De bovenste laag omvat een laag van levend en relatief weinig vergaan veenmos met een dikte van enkele decimeters. Deze laag kent een hoge doorlatendheid. De catotelm is een metersdikke en sterk vergane veenlaag. De catotelm is daardoor slecht doorlatend en slaat nauwelijks water op. Doorlatendheid is een zeer variabele grootheid, die kan variëren in de ruimte. De verticale doorlatendheid is soms 1-10 maal kleiner dan de horizontale doorlatendheid. Wanneer scheurvorming optreedt, als gevolg van een snelle ontwatering, zullen preferente stromingen ontstaan met als gevolg dat de doorlatendheid op sommige plekken stijgen. ___________________________________________________________________________ Deel I - Hoofdstuk 3: Veen

25

3.3.4 Oxidatie van veen Veen is een onderdeel van de cyclus van koolstofdioxide in de lucht. CO2 opgenomen uit de lucht wordt omgezet in plantaardig materiaal, dit sterft af en verlandt tot uiteindelijk veen ontstaat. Wanneer een veenbodem blootgesteld wordt aan de lucht dan oxideert het veen. Het ondergaat een mineralisatie waarbij de organische stof wordt omgezet tot onder andere CO2 en CO. Deze gassen worden terug afgeven aan de atmosfeer en er blijft humus over. Dit proces is onomkeerbaar, tenzij het gebied weer onder water wordt gezet. Uit testen blijkt ook dat deze oxidatie kan leiden tot een inklinking van het veen. Het maaiveld kan 0,5 tot 2 cm per jaar dalen. Dat de bodemdaling zo vlug kan gaan kan aangetoond worden met een voorbeeld vanuit Engeland. In de buurt van Cambridge niet ver van de Noordzeekust is in 1848, het Holme Fen, een moerasgebied drooggelegd. Het veen is beginnen te oxideren. Daarbij ontstond, door de grondwaterverlaging, een drukvermindering in de onderste bodemlaag zodat die laag op elkaar geperst werd door het gewicht van de bovenste lagen. Dit fenomeen wordt compactie genoemd. Bij de drooglegging van het Holme Fen is een paal in de grond geslagen, met de top op hetzelfde niveau als het toenmalig veenoppervlak. De top van die paal staat nu 4 meter boven het oppervlak. Er is dus in 150 jaar 4 meter veen verdwenen. [42]

Figuur I.3.4 Bodemdaling door drooglegging van veen [42]


26

3.3.5 Eigenschappen - literatuur Hieronder worden enkele eigenschappen van veen weergegeven vanuit de literatuur. Er treden grote verschillen op tussen de waarden. Oorzaken zijn zoals hier boven al vermeld, verschil in formatie-eigenschappen en omstandigheden.

Tabel I.3.2 Eigenschappen veen [22]

Bulkdensiteit

Densiteit Porositeit

0,04 – 0,20

g/cm³

Finland

0,02 – 0,26

g/cm³

Minnesota

0,2 – 0,4

g/cm³

Centraal Europa

1,5

g/cm³

97

%

Undecomposed

81-85

%

Decomposed


Watercontent 2 tot 200%

Op droog gewicht

Gascontent

5%

Van volume

TOC

± 50%

Van organisch stofgehalte

pH

3,5 – 6

Het volume van veen bestaat uit 85%water, 2% mineralen, 8% organisch materiaal en 5% lucht. [23]


Organisch materiaal (%)

27,8

Bulkdichtheid (g/cm³)

0,68

Totale porositeit (%)

63

Watergehalte luchtgedroogde veen (%)

5,03

Waterretentie-capaciteit (%)

74

pH

3,5

Organisch koolstofgehalte (%)

49,4


27

4 Saneringstechnieken Dit hoofdstuk bestaat uit twee delen. In het eerste deel wordt een gedeelte van het bodemsaneringsproject, opgesteld door Soresma nv in 2003, toegelicht. Hierin worden enkele voorstellen besproken om de bodemverontreiniging te behandelen en een schatting gemaakt naar hoeveelheid verontreinigde bodem. Het tweede deel omvat zelf gekozen saneringstechnieken die mogelijk geacht worden toe te passen op de veenlagen te Zeebrugge.

4.1 Bodemsaneringsproject In 2003 werd door het ingenieursbureau Soresma NV in opdracht van OVAM een bodemsaneringsproject

opgesteld,

nadat

eerdere

oriënterende

en

beschrijvende

bodemonderzoeken werden uitgevoerd. Het rapport vat de verontreinigingstoestand samen en evalueert mogelijke saneringswerkwijzen, zodat uiteindelijk een voorkeur gevormd wordt. Om die keuze te vormen wordt rekening gehouden met de aard en voorkomen van de verontreiniging, de bodemsamenstelling, de bodemopbouw, de technische mogelijkheden, bouwtechnische en infrastructurele beperkingen, e.d. Hieronder wordt een schatting van het volume verontreinigde grond en de besproken saneringswerkwijzen toegelicht.

4.1.1 Volume verontreinigde grond [25] Voor een inschatting van de hoeveelheid verontreinigde bodem werd rekening gehouden met beschikbare analyseresultaten en veldwaarnemingen, de aard van de historische activiteit in de verschillende zones op het terrein en tenslotte de interpretatie van de gegevens van eerdere ramingen zoals vermeld in het initiële BSP opgesteld door Ecolas en in het evaluatierapport van Envico.

Om een idee te hebben van het volume worden drie scenario’s voorgesteld. Allereerst wordt een fictief roosternetwerk gesuperponeerd over het ganse terrein, met vakken van 50 m bij 50 m (per vak 2500m²). Wanneer in een vak op basis van de analyseresultaten

in

één

of

meerdere

bodemsaneringsnorm (BSN) wordt

boringen

vastgesteld,

wordt

een het

overschrijding

van

de

desbetreffende vak

als

verontreinigd beschouwd. Voor de bodem werden daartoe de standaard BSN toegepast met een gehalte aan klei van 2% en een gehalte aan OS van 10%. ___________________________________________________________________________ Deel I - Hoofdstuk 4: Saneringstechnieken

28

Bij het eerste scenario, het optimistisch scenario, wordt enkel gesteund op de beschikbare analyseresultaten. Alleen vakken waar een overschrijding van de BSN wordt vastgesteld, wordt volledig meegerekend. Daarbij wordt aangenomen dat de verontreiniging wordt doorgetrokken tot op het diepste punt waar de BSN voor één van de verontreinigingen wordt overschreden, weliswaar met een maximum van 6m-mv. Daarnaast wordt ook verondersteld dat in de vakken waar de achtergrondwaarden worden overschreden, 25% van het corresponderende volume verontreinigd (d.w.z. ≥ BSN) is.

De tweede realistische volume-inschatting baseert zich op de beschikbare analyseresultaten, de organoleptische veldwaarnemingen, de eerdere inschattingen van de omvang van de verontreiniging en op de voormalige activiteiten op het terrein. Voor deze inschatting wordt enkel

het

volume

van

de

vakken

waarin

een

vastgestelde

of

vermoedelijke

bodemverontreiniging (≥ BSN) aanwezig is, in rekening gebracht. Daarbij wordt aangenomen dat de verontreiniging wordt doorgetrokken tot de eerstvolgende halve meter onder het diepste punt waar de BSN voor één van de verontreinigingen wordt overschreden (bv. als vastgestelde verontreiniging tot op 1,75 m-mv wordt vastgesteld, dan wordt de volumeinschatting gebaseerd op een verontreiniging tot 2 m-mv), weliswaar met een maximum van 6m-mv. Verder wordt verondersteld dat de vastgestelde of vermoedelijke verontreiniging enkel beperkt blijft tot de respectievelijke vakken waar ze wordt vastgesteld of vermoed en dus dat geen afgraving van de aanpalende vakken noodzakelijk is, tenzij deze zelf verontreinigd zijn of vermoed worden te zijn.

Bij de conservatieve volume-inschatting, die ervan uit gaat dat alle vakken met vastgestelde of vermoedelijke verontreiniging worden doorgetrokken tot 2m-mv, 4m-mv of 6m-mv, naargelang de situering van de diepst waargenomen of vermoedelijke verontreiniging. Verder wordt ook verondersteld dat in vakken, die grenzen aan vakken met een vermoedelijke

of

vastgestelde

verontreiniging

dieper

dan

2m-mv,

er

eveneens

verontreiniging aanwezig is en dus m.a.w. ook ontgraving noodzakelijk is. Indien een vak gelegen is tussen 2 andere vakken, die omwille van de diepte van de aanwezige bodemverontreiniging dienen ontgraven te worden tot 4 m-mv of dieper, wordt dit vak ook ontgraven tot 4 m-mv. Indien een vak met één zijde grenst aan een vak dat omwille van de bodemverontreiniging ontgraven wordt tot op een diepte van 6 m-mv, dan wordt het vak ontgraven tot een gemiddelde diepte van 3 m-mv indien dit vak zelf als niet verontreinigd wordt aangeduid of tot een gemiddelde diepte van 4 m-mv indien dit vak zelf omwille van de verontreiniging reeds tot 2m-mv wordt ontgraven. Indien een vak met één zijde grenst aan ___________________________________________________________________________ Deel I - Hoofdstuk 4: Saneringstechnieken

29

een vak dat omwille van de bodemverontreiniging ontgraven wordt tot op een diepte van 4m-mv, dan wordt het vak ontgraven tot een gemiddelde diepte van 2 m-mv indien dit vak zelf als niet verontreinigd wordt aangeduid.

De grond die ontgraven wordt, bestaat deels uit verontreinigde grond en deels uit schone of licht verontreinigde grond. Om een inschatting te maken van welk volume van de grond werkelijk verontreinigd is, wordt gebaseerd op volgende eisen. −

Een vak dat als verontreinigd is aangeduid en volledig tot op de verontreinigingsdiepte wordt ontgraven wordt voor 100% verontreinigd aangezien.

−

Een vak dat als verontreinigd wordt aangeduid, maar dieper wordt afgegraven door de situering tussen 2 dieper ontgraven vlakken, wordt verondersteld dat het dieper afgegraven volume voor 50% verontreinigd is.

−

Een vak dat als verontreinigd wordt aangeduid, maar dieper wordt afgegraven vanwege de grotere diepte van verontreiniging in een aanpalend vak, wordt verondersteld dat het dieper afgegraven volume voor 25% verontreinigd is.

−

Een vak dat niet als verontreinigd wordt aangeduid, maar toch wordt afgegraven vanwege een aanpalend te ontgraven verontreinigd vlak, wordt verondersteld dat het afgegraven volume voor 15% verontreinigd is.

Zo wordt in het totaal de te ontgraven grond op het fabrieksterrein maximaal op 437.000m³ geschat, waarvan 334.825 m³ verontreinigd is. Rekening houdend met een dichtheid van 1,8 ton/m³ komt dit neer op 786.600 ton te ontgraven grond waarvan 602.685 ton verontreinigd. In tabel I.4.1 wordt een overzicht gegeven van de verschillende scenario’s.

Tabel I.4.1 Overzicht van het volume te ontgraven en verontreinigde grond ter hoogte van het fabrieksterrein in functie van de maximale ontgravingsdiepte (m-mv) en het inschattingsscenario

___________________________________________________________________________ Deel I - Hoofdstuk 4: Saneringstechnieken

30

4.1.2 Besproken saneringstechnieken in BSP [26] In het BSP worden enkele relevante saneringstechnieken voorgesteld. Via verschillende informatiekanalen is een beslissingsmatrix opgemaakt voor de technieken die mogelijk geacht worden. Voor de behandeling van de verontreinigde grond, rekening houdend met als nabestemming industriezone, viel de keuze op thermische desorptie in combinatie met een grondwassing. Verschillende alternatieven worden voorgesteld: Alternatief A: ontgraving tot 6 m–mv + on-site thermische desorptie; Alternatief B: ontgraving tot 6 m–mv + on-site thermische desorptie van de zwaar verontreinigde gronden (ca. 20%) en off-site grondwassing van de licht tot matig verontreinigde gronden (ca. 80%); Alternatief C: ontgraving tot 4 m–mv + on-site thermische desorptie; Alternatief D: ontgraving tot 4 m–mv + on-site thermische desorptie van de zwaar verontreinigde gronden (ca. 20%) en off-site grondwassing van de licht tot matig verontreinigde gronden (ca. 80%); Alternatief E: ontgraving tot 2 m–mv + on-site thermische desorptie; Alternatief F: ontgraving tot 2 m–mv + on-site thermische desorptie van de zwaar verontreinigde gronden (ca. 20%) en off-site grondwassing van de licht tot matig verontreinigde gronden (ca. 80%)

Hieronder een tabel van de verschillende saneringsalternatieven.

Tabel I.4.2 Overzicht van de verschillende saneringsalternatieven voor de grondverontreiniging [26]

Bij deze alternatieven werd een budgetraming gemaakt. De volgende tabel geeft een overzicht.


31

Tabel I.4.3 Overzicht van de budgetramingen voor de verschillende alternatieven voor de behandeling van de grond [27]

Zoals uit de tabel kan afgeleid worden, houdt dit een enorm budget in. Hierbij wordt dan nog niet gesproken over de sanering van het grondwater. Om dit budget binnen de perken te houden wordt onderzoek gedaan naar andere saneringstechnieken en mogelijkheden, deze worden voorgesteld onder hoofdstuk 4.2.

4.2 Zelf vooropgestelde saneringstechnieken De voorgestelde saneringswijzen in het BSP brengen een groot kostenplaatje met zich mee. Het afgraven van de grond is op zich al een grote kost. Daarom worden enkele in-situ saneringstechnieken voorgesteld. Een literatuurstudie naar een biologische sanering te Carcoke werd reeds uitgevoerd in het eindwerk van Jan Verschatse. [11] Voor de uitvoering van de sanering op de veenlagen worden in-situ technieken zoals bodemluchtextractie, airsparging en elektro-reclamatie van organische verbindingen voor ogen gehouden. Deze worden hier dan ook kort uitgelegd.

4.2.1 Bodemluchtextractie 4.2.1.1. Principe [28,30] Door het aanleggen van een onderdruk met behulp van pompen wordt de bodemlucht uit de onverzadigde zone onttrokken. Verontreinigingen vervluchtigen en als tweede effect wordt een verversing van de bodemlucht verkregen, door de diffusie van zuurstofrijke lucht in de bodem. Dit zorgt voor een stimulatie van de aerobe biologische afbraak (aerobe biodegradatie). Door de daling van de concentratie van verontreinigende stoffen in de bodemlucht, zal er een nieuw evenwicht zich instellen tussen de gas- en vloeistoffase. De stoffen zullen van de vloeistoffase naar de gasfase immigreren. Met als gevolg dat ook de concentraties in de vloeistoffase dalen. Bij het herhalen van de onttrekking wordt zo de bodem en het bovenste gedeelte aan de aquifier gereinigd. Een andere manier om deels ook het grondwater te zuiveren is een daling van de grondwatertafel door het onttrekken van grondwater. Zo wordt de onverzadigde zone groter. Dit kan uitgevoerd worden door een ___________________________________________________________________________ Deel I - Hoofdstuk 4: Saneringstechnieken

32

aparte grondwater en bodemluchtonttrekkingssysteem of in een gecombineerd grondwateren bodemluchtonttrekkingssysteem waarbij gelijktijdig lucht en water onttrokken wordt. Bij hoge doorlatendheden (>0,1m/d) van de bodem kan bodemluchtextractie zonder meer toegepast worden. Bij slecht doorlatende lagen kan ‘pneumatic fracturing’ toegepast worden. Deze techniek wordt in de Verenigde Staten toegepast en zorgt ervoor dat het verontreinigde bodemmateriaal via de ontstane scheuren beter beschikbaar wordt.

Figuur I.4.1 Pneumatic fracturing [29]

De onttrokken lucht dient gezuiverd te worden van de vluchtige bestanddelen. Dit kan gebeuren via een actieve koolfilter, een biofilter of een katalytische oxidatie.

Figuur I.4.2 Bodemluchtextractie [30]


33

4.2.1.2. Toepassingsvoorwaarden

Verontreinigingstype - Dampspanning > 0,5 mmHg of 100N/m² en constante van Henry (Hc) > 0,01 - Drijflagen

dienen

op

voorhand

verwijderd

te

worden

(explosiegevaar

in

de

bodemluchtextractie-installatie)

Bodemtype - Luchtdoorlatendheid > 0,1m/dag - Hydraulische conductiviteit > 10-3m/s - Liefst homogene bodem voor hoger rendement van de stroming - Relatieve luchtvochtigheid van 94-98,5% (te hoge vochtigheid: minder goede stroming van de lucht, te lage vochtigheid: te hoge adsorptie van de bodem) - Grondwaterstand minstens lager dan 1 m-mv anders kan op beschadiging van de onttrekkingfilters - Aanwezigheid

van

organische

stof

veroorzaakt

een

grotere

retardatie

voor

de

verontreinigingen.

4.2.1.3. Voordelen - Extractie van vluchtige organische verbindingen - Relatief eenvoudige installatie - Kan eenvoudig gecombineerd worden met bijkomende saneringstechnieken zoals persluchtinjectie - Kan gebruikt worden als bioventingsysteem - Afvalstroom is beperkt: zuivering van afgassen en water uit condensatievat

4.2.1.4. Nadelen / Beperkingen - Enkel in onverzadigde zone - Enkel toepasbaar voor vluchtige verbindingen - Niet alle verontreiniging verwijderd door diffusieweerstand van de bodem - Enkel in homogene goed tot matig permeabele gronden - Inzicht in invloedstraal


34

4.2.2 Airsparging 4.2.2.1. Principe [31,32] Bij bodemluchtextractie wordt de verontreiniging in de verzadigde zone niet verwijderd. Persluchtinjectie of airsparging kan ingezet worden bij een bodemluchtextractie zodat ook de grondwaterzone gezuiverd kan worden. Perslucht wordt met persluchtlansen geïnjecteerd onder de grondwaterspiegel. De lucht stijgt onder de vorm van luchtbellen naar boven en neemt zo de verontreiniging mee van de waterfase naar de dampfase in de onverzadigde zone. Naast een persluchtinjectiesysteem wordt dus een bodemluchtonttrekking voorzien om verspreiding van de vluchtige verbindingen in de open lucht te vermijden. De onttrokken lucht dient daarna gezuiverd te worden. Een bijkomend voordeel bij persluchtinjectie is dat de aerobe biodegradatie versneld wordt. Daarom wordt airsparging ook wel eens biosparging genoemd.

Figuur I.4.3 Airsparging [30]


Verontreinigingstype - Dampspanning > 100N/m² - Drijflagen

dienen

op

voorhand

verwijderd

te

worden

(explosiegevaar

in

de

bodemluchtextractie-installatie)


35

Bodemtype - Luchtdoorlatendheid > 0,1m/dag - Hydraulische conductiviteit > 10-3m/s - Liefst homogene bodem gecontroleerde luchtstroming - Aanwezigheid

van

organische

stof

veroorzaakt

een

grotere

retardatie

voor

de

verontreinigingen.

4.2.2.3. Voordelen - Geen onttrekking grondwater nodig - Versterkt het effect van bodemluchtextractie - Relatief eenvoudige installatie - Bevorderd aërobe biodegradatie - Afvalstroom is beperkt tot zuivering van afgassen en water uit condensatievat

4.2.2.4. Nadelen / Beperkingen - Enkel toepasbaar voor vluchtige verbindingen - Zaklagen verwijderen - Altijd combinatie met bodemluchtextractie - Rebound - Bodem liefst homogeen - Mogelijke ijzerprecipitatie ter hoogte van de filters: door het toevoegen van lucht aan de bodem kan het aanwezige ijzer oxideren met als gevolg dat de ijzeroxiden zich kunnen afzetten op de filters. Ook kan hierdoor een biofilm ontstaan ter hoogte van de injectiefilters.


36

4.2.3 Elektro-reclamatie organische verbindingen 4.2.3.1. Principe [31,32,33] Elektro-reclamatie is aangetoond in enkele projecten een vlugge en kosten-effectieve saneringstechniek te zijns voor vluchtige en semi-vluchtige organische componenten, dense non-aqueous phase liquids, minerale olie, creosoot en PAK’s en dit bij moeilijk doorlaatbare gronden zoals klei en veen. (zie bijlage 1) Het principe berust op het opwarmen van de bodem om zo de vluchtigheid en de desorptie van de verontreinigingen. Hogere temperaturen hebben invloed op alle fysische en chemische eigenschappen die bepalend zijn voor de sanering van verontreinigingen. Volgende effecten zijn merkbaar: - Constante van Henry stijgt - Dampspanning wordt groter - Viscositeit daalt - Diffusiesnelheid stijgt - Adsorptie aan organische stof daalt: overdracht naar water- en gasfase - Bioactiviteit stijgt: mogelijkheid tot injectie nutriënten - Chemische stabiliteit daalt (hydrolyse en oxidatie in aanwezigheid van zuurstof)

De verwarming van de bodem gebeurt door het aanleggen van een wisselspanning over in de bodem geplaatste elektrodes. Door het joule-effect warmt de bodem op tot 70 à 90 °C. Deze techniek wordt vaak toegepast in minder doorlaatbare bodems. De opwarming kan de bodem geleidelijk doen uitdrogen. Hierdoor kunnen er scheuren ontstaan zodat de bodem een grotere doorlaatbaarheid krijgt. Het saneren bestaat in feite uit drie fases. Tijdens de eerste intensieve fase wordt de bodem opgewarmd door middel van de elektrodes, dit gebeurt meestal in de zones met hoge concentraties aan verontreinigingen. De temperatuursverhoging wordt het gemakkelijkst bereikt in de verzadigde zone. De verzadigde zone wordt verwarmd via de elektrodes, terwijl de onverzadigde en capillaire zone verwarmd worden door de opstijgende warmte. De opwarming is gecombineerd met het oppompen van het grondwater en bodemluchtextractie om de vervluchtigde verontreinigingen op te vangen en geen lekkage naar de atmosfeer te veroorzaken. Periodiek kunnen ook nutriënten of elektron donors/acceptors geïnjecteerd worden.


37

Bij de tweede extensieve fase wordt de toevoer van elektrische energie aan de bodem gestopt en wordt het accent gelegd op de biodegradatie. Onderzoek heeft aangetoond dat als de bodem verwarmd wordt gedurende 6 tot 8 weken op 80 °C dat er een overvloedige biologische activiteit ontstaat. Na de opwarming passen de bacteriën zich aan de dalende temperatuur. Tijdens de tweede fase blijft de bodemluchtextractie, oppompen bodemwater en nutriënten injectie gewoon doorgaan. De laatste fase is een monitoringscampagne. Hierbij wordt op periodieke basis stalen genomen en geanalyseerd om te kijken of de beoogde resultaten gehaald worden en of er geen risico is op het terugkomen van de verontreiniging.

Figuur I.4.4 Elektro-reclamatie [31]

De elektroden worden in de bronzone volgens een bepaald patroon geplaatst. Een veel voorkomende configuratie is een luchtonttrekkingsfilter met daarrond 6 elektroden in de vorm van een zeshoek. Een voorbeeld hiervan is zichtbaar in figuur I.4.5 en figuur I.4.6.

Figuur I.4.5 Elektroden en ontrekkingsfilter opbouw [33]


38

Figuur I.4.6 Voorbeeld elektroden configuratie [35]


Verontreinigingstype - Organische verbindingen (BTEX, lichte PAK’s, gechloreerde koolwaterstoffen fenolen, diesel- en stookolie) - Brongebieden met hoge concentraties of puur product

Bodemtype - Hoge verzadigingsgraad met water voor geleiding elektrische stroom - Kan op kleien veenlagen 4.2.3.3. Voordelen - Toepasbaar op grote dieptes - Toepasbaar op weinig doorlatende bodems - Bruikbaar voor verzadigde zone - Veroorzaakt geen grootschalige ingrepen in grondwaterstromingsregime - Stimulering biologische afbraak - Saneringsduur van bodemluchtextractie wordt versneld ___________________________________________________________________________ Deel I - Hoofdstuk 4: Saneringstechnieken

39

4.2.3.4. Nadelen / Beperkingen - Hoog energieverbruik, nood aan generator - Niet (economisch) toepasbaar op zeer zware oliesoorten of vaste oliedelen (teer) - Vochtgehalte minstens 20% voor goede geleidbaarheid - Gebruik maken van (dure) inerte elektrodes zoals koolstof, grafiet of platinum. - Sterilisatie van de bodem - Veiligheidsmaatregelen op de werf vanwege verhoogde voltage in de bodem


40

Deel II: Praktijktoetsing Dit tweede deel van het eindwerk toetst de gevonden waarden in de literatuur aan de praktijk. Dit deel bevat twee onderdelen. Enerzijds omvat het eerste onderdeel de karakterisering van het veen waar enkele belangrijke chemische en fysische eigenschappen worden onderzocht. In het tweede onderdeel worden de besproken vooropgestelde saneringstechnieken via eenvoudige testen op hun haalbaarheid beoordeeld.

1 Karakterisering veen 1.1 Bulkdensiteit [36] De dichtheid van bodem in bulk wordt bepaald door een gekend volume te vullen met bodem en deze dan te wegen. De verhouding van massa op volume geeft de bulkdensiteit weer. De bulkdensiteit is afhankelijk van de manier waarop de bodem in het volume werd ingebracht. Als de bodem langzaam in de maatcilinder gebracht werd spreekt men over de vrije bulkdensiteit (loose density). Deze bodem zal een lagere densiteit hebben dan dezelfde bodem die in de maatcilinder gebracht werd tijdens trillen. Bij deze proef werd de vrije bulkdensiteit gemeten.

ρb =

m V

Met

vgl. 1

ρ = bulkdensiteit (kg/l) m= massa bodem lege maatcilinder (kg) V = bodemvolume maatcilinder (m³)

Tabel II.1.1 Resultaten bulkdensiteit

Bodem 1 (3-4 m-mv)

Bodem 2 (4-5 m-mv)

m (kg)

0,06324

0,06475

V (m³)

0,1.10-3

0,1.10-3

ρ (kg/m³)

632,4

647,5

De bodem blijkt een heel lichte bulkdensiteit te bevatten. Voor zandbodems kan men uitgaan van een bulkdensiteit van rond de 1600 kg/m³, voor leembodems rond de 1300 kg/m³ en voor kleibodems rond de 1000 kg/m³. [36] ___________________________________________________________________________ Deel II - Hoofdstuk 1: Karakterisering veen

41

1.2 Watergehalte en droge stofgehalte [37] Het watergehalte geeft aan uit hoeveel massaprocent van de bodem bestaat uit water. Het droge stofgehalte geeft dan aan uit hoeveel massaprocent de bodem uit deeltjes bestaat. Een bodem met een droog stofgehalte van 100% is een volledig droge bodem. Voor de bepaling wordt een hoeveelheid bodem in een vooraf gedroogd kroesje gebracht. Het gewicht van het kroesje voor en na het vullen wordt genoteerd. Daarna wordt het kroesje in een droogstoof (105°C) geplaatst. Na 24 uur wordt het kroesje in een exsiccator geplaatst om af te koelen. Daarna wordt het kroesje opnieuw gewogen.

Watergehalte =

Droogrest = Met

mb − mc x100% mb − ma

vgl. 2

mc − ma x100% mb − ma

vgl. 3

ma= massa lege kroes (g) mb= massa kroes met nat monster (g) mc= massa kroes met gedroogd monster (g)

Tabel II.1.2 Resultaten watergehalte en droogrest

Bodem 1 (3-4 m-mv)

Bodem 2 (4-5 m-mv)

2,3353

2,3341

4,2977

4,304

2,6866

2,7001

Watergehalte (%)

82,10

81,42

Droogrest (%)

17,90

18,58

ma= massa lege kroes (g) mb= massa kroes met nat monster (g) mc= massa kroes met gedroogd monster (g)

Het vermoeden dat veen een groot gehalte aan water bevat, wordt hier bevestigd.

___________________________________________________________________________ Deel II - Hoofdstuk 1: Karakterisering veen

42

1.3 Organisch stofgehalte [36] De organische stof (OS) in een bodem bestaat voornamelijk uit plantenresten in verschillende stadia van vertering. Het stabiele eindproduct wordt humus genoemd. Het

gehalte

aan

organisch

materiaal

is

een

heel

belangrijke

parameter

voor

bodemsaneringen. Enerzijds bepaald het OS-gehalte mee de bodemsaneringsnorm. Aangezien organische stof bepaalde polluenten beter aan zich kan adsorberen, is dit belangrijk voor naar de nalevering van verontreiniging bij de nazorg van een sanering. Uit het organisch stofgehalte kan de fractie organische koolstof afgeleid worden.

OS 55O °C =

Met

mb − mc x100% mb − ma

vgl. 4

ma= massa lege kroes (g) mb= massa kroes met droogrest (g) mc= massa kroes met gloeirest (g)

f oc = OSx0,0057

vgl. 5

Tabel II.1.3 Resultaten organisch stofgehalte

Bodem 1 (3-4 m-mv)

Bodem 2 (4-5 m-mv)

26,1564

21,8484

26,5089

22,2960

26,2093

21,9521

Organische Stof (%)

84,99

76,83

foc (%)

48,45

43,79

ma= massa lege kroes (g) mb= massa kroes met droogrest (g) mc= massa kroes met gloeirest (g)

Het organische stofgehalte van veen is ontzettend hoog. Zelfde waarden worden verkregen bij de analyses door een erkend labo (zie bijlage 2).


43

1.4 Zuurtegraad [37] In een beker van 200ml werd 20ml bodem en 100ml demiwater samengevoegd. De suspensie werd af en toe omgeroerd en de pH werd gemeten na 1uur.

pH = 7,43

De bodem is zwak alkalisch. Dit resultaat is merkwaardig aangezien veen ook humus bevat en zo een relatief zure pH zou moeten hebben. Het resultaat kan beïnvloed worden door de aanwezige verontreinigingen in het veen.

1.5 Porositeit [36,37] De porositeit is een maat voor het volume poriën in de bodem. De totale porositeit (ntot) slaat op de totale hoeveelheid poriën. Lage porositeit resulteert in een lage doorlatendheid, maar een hoge porositeit verzekert geen hoge doorlatendheid. Het is mogelijk dat een bodem poreus is, maar dat er weinig connecties tussen de poriën onderling bestaan. Aangezien de bodem niet volledig uitgedroogd is en de poriën deels gevuld zijn met water wordt er een onderscheidgemaakt tussen de porositeit voor de vloeistoffase (nw) en de porositeit voor de gasfase (ng).

ntot = nw + n g Met

vgl. 6

ntot = totale porositeit (%) nw = aandeel bodem gevuld met water (%) ng = aandeel bodem gevuld met gas (%)

De porositeit is de verhouding van het poriënvolume op het volume van de bodem.

ntot =

Met

Vp Vb

x100%

vgl. 7

Vp= Poriënvolume (ml) Vb= Bodemvolume (ml)


44

Het poriënvolume kan als volgt berekend worden:

V p = Vdb + Vw − Vt Met

vgl. 8

Vp= poriënvolume (ml) Vdb= volume stoofdroge bodem (ml) Vw= volume water (ml) Vt= nieuw volume (ml)

Het aandeel gevuld met water:

nw = (1 −

Met

DS ρ bulk )x 100 ρ water

vgl. 9

nw = aandeel bodem gevuld met water (%) DS= Droge stofgehalte bodem (%) ρbulk= bulkdensiteit van de bodem (kg/m³) ρw= massadichtheid van water (kg/m³)

Het aandeel dat water inneemt in de poriënruimte wordt de verzadigingsgraad genoemd

Sw =

Met

nw x100% ntot

vgl. 10

Sw= Verzadigingsgraad water (%) nw= aandeel bodem gevuld met water (%) ntot= totale porositeit (%)

Aandeel gevuld met gas:

n g = ntot − nw Met

vgl. 11

ntot = totale porositeit (%) nw = aandeel bodem gevuld met water (%) ng = aandeel bodem gevuld met gas (%)


45

Het aandeel dat gas inneemt in de poriënruimte wordt de verzadigingsgraad van gas genoemd.

Sg = 1 − Sw Met

vgl. 12

Sw= Verzadigingsgraad water (%) Sg= Verzadigingsgraad gas (%)

De effectieve porositeit wordt in praktijk meestal ingeschat door de totale porositeit te vermenigvuldigen met een factor 0,9

neff = 0,9 xntot Met

vgl. 13

ntot = totale porositeit (%) neff = effectieve porositeit (%)

Hieronder een tabel met de berekeningen omtrent de porositeit. Tabel II.1.4 Resultaten porositeit

Bodem 1 (3-4 m-mv)

Bodem 2 (4-5 m-mv)

40

40

Vw= volume water (ml)

40

40

Vt= nieuw volume (ml)

58

58

Vp= Poriënvolume (ml)

22

22

ntot= totale porositeit (%)

55

55

49,5

49,5

DS = Droge stofgehalte (%)

17,90

18,58

ρbulk= bulkdensiteit van de

632,4

647,5

999

999

51,9

52,77

Vdb= volume stoofdroge bodem (ml)

neff= effectieve totale porositeit

bodem (kg/m³) ρw= massadichtheid van water (kg/m³) nw= aandeel gevuld met water (%)


46

nw,eff= aandeel gevuld met

46,71

47,49

94,36

95,95

ng= aandeel gevuld met gas

3,1

2,23

ng= aandeel gevuld met gas

2,79

2,01

Sg= Verzadigingsgraad

5,64

4,05,

water (%) Sw= Verzadigingsgraad

De totale effectieve porositeit bedraagt 49,5%. In de literatuur worden waarden voor veen gevonden tussen de 60-80%. Klei bevat een porositeit tussen de 40 en 50%. [38]

1.6 Korrelgrootteverdeling [37] Via

een

korrelgrootteverdeling

kan

een

inschatting

gemaakt

worden

voor

de

doorlaatbaarheid van de bodem. Dit kan door de formule van Krumbein en Monkl. De korrelgrootte wordt omgezet in logaritmische phi (φ) eenheden zodat de intrinsieke permeabiliteit via de formule kan berekend worden. Omrekenen van korrelgrootte in mm naar φ-eenheden:

φ = − log 2 d = −

Met

log10 d log10 2

vgl. 14

φ= korrelgrootte in φ-eenheden d= korreldiameter (mm)

Na een zeeftest kunnen de cumulatieve massaprocenten uitgezet worden in functie van de φ-waarden, zo wordt een cumulatieve distributiecurve verkregen. Uit die curve kan het grafisch gemiddelde (Gme) berekend worden. Het grafische gemiddelde is een maat voor de gemiddelde korrelgrootte en is gebaseerd op drie punten uit de cumulatieve curve.

Gme =

Met

φ16 + φ50 + φ84 3

vgl. 15

φ16= korrelgrootte waarbij 16 massa% van de bodemkorrels wordt weerhouden φ50= korrelgrootte waarbij 50 massa% van de bodemkorrels wordt weerhouden φ84= korrelgrootte waarbij 84 massa% van de bodemkorrels wordt weerhouden


47

De globale grafische standaarddeviatie (σφ) in φ-eenheden is een maat voor de sortering van de korrels in de bodem.

 φ84 − φ16   φ95 − φ5   + 4    6,6 

σφ = 

Met

vgl. 16

φ16= korrelgrootte waarbij 16 massa% van de bodemkorrels wordt weerhouden φ84= korrelgrootte waarbij 84 massa% van de bodemkorrels wordt weerhouden φ5= korrelgrootte waarbij 5 massa% van de bodemkorrels wordt weerhouden φ95= korrelgrootte waarbij 95 massa% van de bodemkorrels wordt weerhouden

De intrinsieke permeabiliteit ki wordt uitgedrukt in Darcy en kan berekend worden door toepassen van volgende formule

ki = 760 x(Gme ) 2 xe Met

( −1, 31 xσ φ )

vgl. 17

ki = intrinsieke permeabiliteit (Darcy) Gme = grafisch gemiddelde (mm) σφ= globale grafische standaarddeviatie (φ)

De omrekening naar hydraulische conductiviteit gebeurt met een formule die afhankelijk is van het type bodem. Ter vereenvoudiging wordt gebruik gemaakt van een vaste omrekeningscoëfficiënt:

K S = ki x9,64 x10 −4 Met

vgl. 18

KS = hydraulische conductiviteit (cm/s) Darcy = 0,987.10-8 cm²

Voor zowel een ovendroge (105 °C) als een gewone droge bodem werd een zeeftest uitgevoerd. Met deze gegevens werd een cumulatieve distributiecurve opgesteld en de bijhorende parameters berekend.


48

Tabel II.1.5 Resultaten zeeftest niet-gedroogd veen

Mesh 9 14 20 48 150 250 Bak

mm 10 5,6 2 1,18 0,85 0,3 0,106 0,063 -

φ -3,32193 -2,48543 -1 -0,23879 0,234465 1,736966 3,237864 3,988504 -

Massa zeef (g) 601,54 561,04 518,55 489,67 470,91 414,78 385,15 393,13 417,18

Massa zeef Massa Gew. +bodem bodem Percent (g) (g) (%) 601,54 0,00 0,00 609,55 48,51 30,55 580,10 61,55 38,77 532,60 42,93 27,04 476,44 5,53 3,48 414,99 0,21 0,13 385,18 0,03 0,02 393,14 0,01 0,01 417,18 0,00 0,00

Cum. massa weerhouden (%) 0,00 30,55 69,32 96,36 99,84 99,97 99,99 100,00 100,00

Met deze resultaten wordt de volgende cumulatieve distributiecurve bekomen. Cumulatieve distributiecurve veen

100 90 80

Massaprocent (%)

70 60 50 40 30 20 10 0 -3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

Korrelgrootte (phi)

Figuur II.1.1 Cumulatieve distributiecurve niet-gedroogd veen

Tabel II.1.6 Parameters korrelgrootteverdeling niet-gedroogd veen

φ5

-3,18513

φ16

-2,88397

φ50

-1,74029

φ84

-0,5867

φ95

-0,27702

Gme = grafisch gemiddelde (φ)

-1,73698

Gme = grafisch gemiddelde (mm)

3,33338

σφ= globale grafische standaarddeviatie (φ)

1,01494

ki = intrinsieke permeabiliteit (Darcy)

2234


49

KS = hydraulische conductiviteit (cm/s)

2,1539

KS = hydraulische conductiviteit (m/d)

1861,23

Hieruit blijkt dat de doorlatendheid voor de bodem veel te hoog ligt dan wat normaal voor veen zou verwacht worden. Redenen hier kunnen zijn dat de zeeftest op een natte bodem plaatst vond, zodat deeltjes aan elkaar begonnen te kleven door de trillingen en het aanwezige water. Er komen in de bodem ook grote stukken plantenresten in voor. Deze kunnen een vertekend beeld geven van de zeeftest. De test werd daardoor herhaald met ovendroog veen.

Tabel II.1.7 Resultaten zeeftest ovendroog veen

Mesh

mm 10 5,6 2 1,18 0,85 0,3 0,106 0,063 -

9 14 20 48 150 250 Bak

φ -3,32193 -2,48543 -1 -0,23879 0,234465 1,736966 3,237864 3,988504 -

Massa zeef (g) 602,01 561,04 518,55 489,67 470,91 414,78 385,15 393,13 417,18

Massa Gew. Massa zeef bodem Percent +bodem (g) (g) (%) 602,01 0,00 0,00 562,75 1,71 1,06 519,98 1,43 0,89 496,34 6,67 4,13 498,75 27,84 17,25 466,53 51,75 32,07 429,18 44,03 27,28 414,97 21,84 13,53 423,30 6,12 3,79 Totale massa = 161,39

Cum. massa weerhouden (%) 0,00 1,06 1,95 6,08 23,33 55,39 82,68 96,21 100,00

Bij deze resultaten hoort de volgende curve figuur II.1.2. Cumulatieve distributiecurve gedroogd veen 100 90 80

Massaprocent (%)

70 60 50 40 30 20 10 0 -3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

Korrelgrootte (phi)

Figuur II.1.2 Cumulatieve distributiecurve ovendroog veen


50

Hierbij werden ook de parameters opnieuw berekend.

Tabel II.1.8 Parameters korrelgrootteverdeling ovendroog veen

φ5

-0,43742

φ16

0,03342

φ50

1,4842

φ84

3,3113

φ95

3,9215

Gme = grafisch gemiddelde (φ)

1,6096

Gme = grafisch gemiddelde (mm)

0,3277

σφ= globale grafische standaarddeviatie (φ)

1,4799

ki = intrinsieke permeabiliteit (Darcy)

11,74

KS = hydraulische conductiviteit (cm/s)

0,0113

KS = hydraulische conductiviteit (m/d)

9,78

Nog altijd blijkt de hydraulische conductiviteit een stuk hoger te liggen dan verwacht. Deze methode is nogal een omslachtig om de doorlatendheid te bepalen. Veel effectievere methodes zijn de permeabiliteittesten met de falling head methode. De doorlatendheden in het BSP zijn via deze methode bepaald.


51

1.7 Hydraulische conductiviteit Doorlatenheden van de veenlagen zijn al getest in vroegere geohydrologische studies en zijn samengevat in het bodemsaneringsproject. In onderstaande tabel de verticale doorlatendheden voor de veenlagen te Carcoke. Tabel II.1.9 Permeabiliteit veen uit BSP [39]

(*)

(*) Met c=1/kv De verticale doorlatendheid voor peilbuis 105 die veen bevat bedraagt: c=13.800 → kv = 7,25.10-5 m/d De verticale doorlatendheid voor peilbuis 203 die veen bevat bedraagt: c=40.000 → kv = 2, 5.10-5 m/d


52

1.8 Visuele waarnemingen Er kan al veel geleerd worden door het gedrag van veen onder bepaalde situaties te observeren. Bij volgende proef wordt gekeken hoe veen reageert bij overvloedig bewateren en wat de effecten zijn na ontwatering van het verzadigde veen. De opstelling bestaat uit een kolom met onderaan een kraantje voor ontwatering. In de kolom wordt veen verzadigd met water geplaatst. Het veen kan gravitair ontwateren. Hierna worden telkens hoeveelheden van 200 ml water over het veen gegoten. Er wordt gekeken naar de hoogte van het veen in de kolom en de tijd voor het ontwateren.

Figuur II.1.3 Opstelling

Deze test werd driemaal uitgevoerd en de resultaten van de testen worden in tabel II.1.10 weergegeven. Bij elke proef werd 100g bodem in de kolom geplaatst. De hoogte van de veenkolom bedroeg bij de start: Proef 1: 10 cm - Proef 2: 12 cm - Proef 3: 10 cm Tabel II.1.10 Resultaten visuele waarnemingen Proef 1

Proef 2

Toegevoegd water (ml)

Tijd (min)

Hoogte (cm)

Toegevoegd Tijd water (ml) (min)

Hoogte (cm)

200

7

10

200

9

11

400 600 800 1000 1200 1400 1600

9 20 22 23 25 30 44

9 9 9 9 9 9 9

400 600 800 1000 1200 1400 1600

12 26 30 38 44 46 48

11 11 11 11 11 11 11

Proef 3 Toegevoe Tijd Hoogte gd (min) (cm) water (ml) 200 6 10 SCHEURVORMING 400 7 10 600 7 10 800 9 10 1000 11 10 1200 11 10 1400 11 10 1600 11 10


53

Visuele waarnemingen 60

Tijd ontwateren (min)

50

40

30

Proef 1 Proef 2 Proef 3

20

10

0 0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

Toegevoegd water (ml)

Figuur II.1.4 Grafiek ontwateringscurve

Veel inkrimping van de veenlaag ontstaat er niet. Het water wordt goed vastgehouden in de bodem. Hoe meer water toegevoegd wordt, hoe langer de ontwatering duurt. Bij de derde test wordt een scheurvorming waargenomen. Hierdoor ontstaan preferentiële stroombanen en stijgt de tijd voor het ontwateren niet veel. Deze stroombanen kunnen bijvoorbeeld bij sanering een vervuiling laten doorsijpelen naar lagergelegen bodem. Een foto van de scheurvorming wordt hieronder weergegeven.

Figuur II.1.5 Scheurvorming in veen


54

1.9 Microscopie Zoals eerder al werd vermeld bevindt veen zich in verschillende stadia van afbraak. Om dit waar te nemen werd het veen onder de microscoop bekeken. De bevindingen zijn terug te vinden in tabel II.1.11. Bij ieder bekeken veen staat een nummer van de boring. Een kaart met de plaatsname van de boringen is terug te vinden in bijlage 3 en de boorprofielen in bijlage 4. Tabel II.1.11 Bevindingen microscopie

S532 ::: 3,5-4 m-mv Kleine zandinsluitsels Homogeen Minuscule plantenresten Kleur: zwart Weinig geurwaarneming S563 ::: 4-5 m-mv Kleine houtinsluitsels Niet homogeen Kleur: Bruin met bleekbruine insluitsels Geur! 1 S537 ::: 5-5,2 m-mv Kleine zandinsluitsels Homogeen Minuscule plantenresten Kleur: zwart Geur! S594 ::: 3,9-5 m-mv Homogeen Kleine houtinsluitsels Kleur: Bruin Geur! S594 ::: 5-5,65 m-mv Kleine houtinsluitsels (vochtig) Niet homogeen Kleur: Bruin met bleekbruine insluitsels Geur!

S531 ::: 4,85-6 m-mv Kleine zandinsluitsels Minuscule plantenresten Kleur: zwart Geur! S506 ::: 6-6,5 m-mv Geen herkenbare plantenresten Homogeen Kleur: zwart S523 ::: 5-6 m-mv Homogeen Minuscule plantenresten Kleur: zwart

S527 ::: 4,30-6 m-mv Homogeen Minuscule plantenresten Kleur: zwart Geur! S507 ::: 3,5-4 m-mv Niet homogeen Plantenresten duidelijk Kleur: zwart

Zoals uit de bevindingen blijkt is dat, hoewel op een beperkte oppervlakte, het veen verschillende kenmerken bezit. De kleur varieert van bruin tot zwart, de structuur is soms homogeen of soms heterogeen met vele verschillende insluitsels. Ook zijn de stadia van vertering van plantenresten verschillend. Zo worden bij boring S506 geen plantenresten

1

Boring S537 komt overeen met het veen dat verkregen werd voor verdere testen op uit te oefenen


55

herkend, terwijl bij boring S527 plantenrestjes zoals takjes of houtinsluitsels gevonden worden. Op figuur II.1.6 zijn duidelijk plantenresten herkenbaar zoals takjes en kleine vezeltjes. Ook is er een kleurschakering van zwart naar licht bruin. In het veen bevinden zich telkens grote klompen. Soms blijken dit grote plantenresten te zijn zoals te zien is in figuur II.1.7.

Figuur II.1.6 Veen

Figuur II.1.7 Veen met herkenbare plantenresten


56

2 Haalbaarheid saneringstechnieken 2.1 Methoden De

haalbaarheid

van

de

vooropgestelde

saneringstechnieken

(bodemluchtextractie,

airsparging en elektro-reclamatie) wordt getest aan de hand van een eenvoudige opstelling. Deze is gelijkaardig voor de drie technieken. Hieronder worden de opstellingen kort uitgelegd. Ook de werking van de PID-meter die gebruikt wordt om resultaten op te meten wordt uiteengezet.

2.1.1 Werking PID-meter [40] PID staat voor Photo Ionization Detector. Het is een draagbare damp- en gasdetector voor verschillende vluchtige organische componenten (VOC). Het principe berust op een gas dat langs een ultraviolette lamp (Photo) stroomt, waardoor het gas ioniseert (Ionization). Ionisatie gebeurt wanneer een atoom of een molecule het hoog-energetisch UV-licht absorbeert om zo een elektron te laten exciteren zodat een positief geladen ion gecreëerd wordt. Het gas krijgt een elektrische lading. In de PID zitten twee elektrodes waarlangs de geladen deeltjes passeren zodat een stroom ontstaat. Deze wordt versterkt en zo krijgt men een uitlezing op de meter. De geleverde stroom is evenredig met de concentratie van de contaminant. Moleculen die een ionisatiepotentiaal hebben die lager is dan de excitatieenergie van de lamp kunnen gedetecteerd worden. De ionisatiepotentiaal is die potentiaal (lading of energie) die nodig is om een vrij atoom (of molecuul) in vacuüm een elektron te doen verliezen. Het is dus een maat voor hoe vast dit elektron gebonden zit aan het atoom. Eens de ionen langs de elektrode gepasseerd zijn recombineren de positieve en negatieve deeltjes terug tot het oorspronkelijke neutrale molecule. De PID-meter vernietigt het gas dus niet na meting. De PID heeft een lineair meetbereik over een concentratiebereik van enkele ppb tot 10.000 ppm. De UV-bron bestraalt het gas met een lampenergie tussen de 8 eV (elektrovolt) en 12 eV. Bestaande uitvoeringen voor UV-lampen zijn: 8,4 eV; 10,2 eV; 10,6 eV en 11,7eV.

___________________________________________________________________________ Deel II - Hoofdstuk 2: Haalbaarheid saneringstechnieken

57

Figuur II.2.1 Schema werking PID [41]

Voor de precieze meting van een specifiek gas dient rekening te houden worden met een correctiefactor (CF). Dit is de maat voor de gevoeligheid van een PID-meter aan een specifiek gas. Een PID is niet specifiek voor een gas, maar er dient gezorgd te worden voor een juiste correctie voor een specifiek gas. De CF is een vermenigvuldigingsgetal. Een lage CF betekent een hoge gevoeligheid van de PID voor dat gas. De meting is dus niet selectief en kan niet het soort gas identificeren. Er bestaan types waarop een gaschromatograaf aangesloten kan worden, zodat uit het chromatogram het gas kan geïdentificeerd worden. PID-meters die met de hand gedragen worden zijn dus niet component-specifiek. De PID-meter moet voor een goede werking frequent gekalibreerd worden. Bij deze testen gebeurt dit met een calibreergas isobutyleen van 100 ppm. De ‘fresh air calibration’ gebeurt in het lokaal. Bij de proeven werd het MiniRAE 2000 van RAE Systems gebruikt. In bijlage 5 worden de specificaties voor dit model weergegeven.

Figuur II.2.2 PID-meter MiniRAE 2000


58

De metingen worden opgeslagen in het interne geheugen van de PID-meter. De tijd tussen twee metingen kan zelf ingesteld worden. Bij de testen werd gekozen voor een meting om de 2 minuten. Om de gegevens gemakkelijk te kunnen verwerken, wordt gebruikt gemaakt van een computerprogramma dat gratis kan gedownload worden op de website van de producent van de PID-meter namelijk ProRAE-Suite. Via een kabel wordt de PID-meter aan een computer aangesloten. Alle opgeslagen data kunnen overgezet worden naar de computer en uitgelezen worden in het programma. De instellingen van de PID-meter zoals alarmwaarden, plaats van meting, tijd en tal van andere kunnen via dit programma ook aangepast worden. Het nadeel aan het programma is dat er geen realtime verbinding gemaakt kan worden. Eerst moet het dataloggen beëindigd zijn vooraleer de data kan overgezet worden naar de computer. Hieronder zie je de instellingen voor de PID-meter tijdens de proeven.

Figuur II.2.3 Instellingen PID-meter in ProRAE-Suite (screenshot)


59

2.1.2 Proefopstelling 2.1.2.1. Bodemluchtextractie Het testen van bodemluchtextractie gebeurt aan de hand van een statische proefopstelling. Perslucht wordt geïnjecteerd in een veenhoudende kolom. De perslucht wordt over een actief-koolfilter geleid om contaminatie te voorkomen. De borrelfles, gevuld met demiwater dient om de lucht te bevochtigen en zo een constante bodemvochtigheid van het veen te bewaren. Door het toevoegen van de perslucht wordt automatisch een luchtstroom gecreëerd. De uitstromende lucht verlaat de kolom langs een PID-meter om zo een continue uitlezing te verkrijgen van de vervluchtigende componenten, die geadsorbeerd zitten op het veen.

Figuur II.2.4 Laboratoriumopstelling bodemluchtextractie

2.1.2.2. Airsparging Hierbij wordt een zelfde opstelling als bij bodemluchtextractie behouden, maar bovenop het veen bevindt zich een verzadigde bodem waar de lucht geïnjecteerd wordt.

Figuur II.2.5 Laboratoriumopstelling airsparging


60

2.1.2.3. Elektro-reclamatie

Zo wordt de derde opstelling gelijk opgesteld als de airsparging maar wordt als extra een verwarming van het veen voorzien. De bodem wordt getest bij 60°C. Bij gebrek aan elektrodes, die de bodem opwarmen, wordt ter vervanging een warmwaterbad rond het veen geplaatst.

Figuur II.2.6 Laboratoriumopstelling elektroreclamatie

Hierboven wordt het principe van de opbouw van de proefopstelling schematisch weergegeven en uitgelegd. In het totaal worden negen testen uitgevoerd. Drie per type van saneringstechniek. Bij de bodemluchtextractie wordt eenmaal het debiet aan toegevoerde lucht constant gehouden op 13,98dm³/h. Tweemaal wordt de lucht periodiek aan en uit gezet. Deze periodiciteit bestaat uit een regime van 5 min beluchten en 15 min rust of 20 min beluchten en 60 min rust. De verontreinigingen hebben tijdens de rust kans om terug tot evenwicht te komen en van dieper uit het veen te diffunderen naar het oppervlakte. Bij airsparging worden dezelfde testen uitgevoerd. De testen voor de haalbaarheid van elektro-reclamatie gebeuren als volgt: eenmaal wordt niet belucht, daarna wordt continu belucht en daarna periodiek belucht met een regime van 20 min beluchten en 15 min rust. In tabel II.2.1 wordt een schematisch overzicht gegeven van de uitgevoerde proeven.


61

Tabel II.2.1 Uitgevoerde testen

Type

Afk.

Luchttoevoer

Periodiciteit beluchting

Bodemluchtextractie 1

BLE

Continu – 13,98 dm³/h

/


BLE

Periodiek – 13,98 dm³/h

5 min aan – 15 min uit


BLE



Airsparging 1

AIR


/

Airsparging 2

AIR



Airsparging 3

AIR



Elektro-Reclamatie 60°C 1

E-R

/

/


E-R


/


E-R



Hieronder een foto van de opstelling.

Figuur II.2.7 Proefopstelling


62

2.2 Resultaten 2.2.1 Initiële test Voordat de eigenlijke proefopstelling werd opgebouwd, werd getest of met de PID-meter wel een aflezing zou gebeuren. Daarmee werd een kleine test opgesteld. De PID werd boven een kolom gevuld met veen gehouden. In de kolom zat er de eerste en tweede maal onverzadigd veen. De derde maal werd het veen verzadigd met water. Bij de eerste test werd geen luchttoevoer aangebracht. De ontstane aflezing gebeurd door evaporatie aan de lucht. Bij de tweede en derde meting werd periodiek een luchttoevoer van ongeveer 14dm³/h voorzien. PID-metingen - Initiële test

400

Onverzadigd veen Onverzadigd veen + Lucht Verzadigd veen + Lucht

350

ppm VOC

300 250 200 150 100 50 0 0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Tijd (min)

Figuur II.2.8 Resultaten PID-meting initiële test

De volledige resultaten zijn te vinden in bijlage 6. Uit deze waarnemingen kan besloten worden dat het veen nalevering van verontreinigde stoffen geeft naar de lucht toe, ook al wordt geen beluchting voorzien. Of dit enkel is wanneer het veen vrijkomt te staan aan de lucht of ook zo in de bodem is, zou verder onderzocht moeten worden. Ook is te zien dat beluchting een grotere emissie naar de lucht kan veroorzaken. Hierop kan geconcludeerd worden dat er wel degelijk aflezing gebeuren met de PID en dat kan overgegaan worden naar de eigenlijke proefopstelling.


63

2.2.2 Proefopstelling De grafiek hieronder toont een vergelijking aan tussen de bodemluchtextractie, de airsparging en elektro-reclamatie met verwarmen van de bodem tot 60°C. Bij deze test werd continu lucht toegevoerd met een debiet van 14dm³/h. Bij het verwarmen en beluchten van de bodem wordt een veel grotere vuilvracht afgegeven dan zonder verwarming. De vluchtige organische componenten verdampen vlugger door de verhoging van de temperatuur. Tussen de airsparging en de bodemluchtextractie is er een klein verschil, waarbij airsparging een iets grotere vuilvracht heeft.

Continue beluchting (14 dm³/h) 50000 45000 BLE Continu 14 dm³/h 40000

AIR Continu 14 dm³/h E-R Continu - 60°C - 14 dm³/h

ppm VOC

35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Volume lucht (l)

Figuur II.2.9 Vergelijking 3 technieken: continue beluchting


64

Bij een volgende vergelijking werd de vuilvracht van de airsparging en bodemluchtextractie uitgezet. De test verliep met een beluchtingsregime van 5 minuten beluchten en 15 minuten rust. Beiden saneringstechnieken tonen een gelijkaardig verloop. De airsparging heeft een grotere vuilvracht.

Periodieke beluchting: 5 min aan - 15 min uit - 14 dm³/h 2500 AIR Periodiek (5min aan - 15min uit) 14 dm³/h BLE Periodiek (5min aan - 15min uit) 14 dm³/h

ppm VOC

2000

1500

1000

500

0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Volume lucht (l)

Figuur II.2.10 Vergelijking: BLE en AIR: Periodieke beluchting: 5 min aan - 15 min uit


65

In de volgende grafiek wordt het verloop van emissies naar de lucht in functie van de tijd weergegeven. Er wordt een vergelijking gemaakt tussen bodemluchtextractie, airsparging en elektro-reclamatie met een periodieke beluchting van 20 min beluchten en 1u rust. Tijdens de periode van rust is er nagenoeg geen emissie van vluchtige organische componenten. Wanneer er beluchting volgt dan vertoont de elektro-reclamatie de grootste vuilvrachten. Tussen airsparging en bodemluchtextractie kan in verloop van tijd ongeveer dezelfde emissies verwacht worden.

Vergelijking verloop

BLE Periodiek (20min aan - 60min uit) 14 dm³/h AIR Periodiek (20min aan - 60min uit) 14 dm³/h

250 E-R - Periodiek (20min aan - 60min uit) 14 dm³/h - 60°C

225 200 175

ppm VOC

150 125 100 75 50 25 0 0:00

1:00

2:00

3:00

4:00

5:00

6:00

Tijd (u:min)

Figuur II.2.11 Vergelijking verloop 3 saneringstechnieken


66

In onderstaande grafiek wordt een vergelijking gegeven tussen de verschillende beluchtingsregimes

en

saneringstechnieken.

Tussen

de

twee

verschillende

beluchtingsregimes van airsparging is bijna geen verschil aan te duiden, terwijl bij de bodemluchtextractie een groot verschil is tussen beide. Hierbij kan ook opgemerkt worden dat de bodemluchtextractie met een beluchtingsregime van 20 min beluchting en 1u rust het beste scoort, nog beter dan de airsparging met hetzelfde regime. De beste methode met de grootste vuilvracht is alweer de elektro-reclamatie. De vuilvracht verschilt ongeveer het vierdubbele met de bodemluchtextractie.

Vergelijking periodieke beluchting 30000

25000 BLE Periodiek (5min aan - 15min uit) 14 dm³/h

ppm VOC

20000

BLE Periodiek (20min aan - 60min uit) 14 dm³/h AIR Periodiek (5min aan - 15min uit) 14 dm³/h

15000

AIR Periodiek (20min aan - 60min uit) 14 dm³/h E-R - Periodiek (20min aan - 60min uit) 14 dm³/h - 60°C

10000

5000

0 0

5

10

15

20

25

30

Volume lucht (l)

Figuur II.2.12 Vergelijking BLE, AIR en E-R met alle beluchtingsregimes


67

De laatste twee grafieken tonen een vergelijking van de drie testen op elektro-reclamatie. Dus eenmaal zonder beluchting, eenmaal met continue beluchting en eenmaal met een beluchtingsregime van 20 min beluchten en 1u rust. De test met de continue beluchting zorgt voor de grootste vuilvracht. Elektro-reclamatie zonder beluchting zorgt ervoor dat na een bepaald niveau de vuilvracht ongeveer stagneert. Hoewel elektro-reclamatie met beluchting volgens deze grafiek een mindere vuilvracht heeft, wordt op grafiek II.2.14 aangetoond dat na elke beluchting de vuilvracht iets terug stijgt zonder te stagneren. Vergelijking elektro-reclamatie 300000 E-R - Continu - 60°C - 14 dm³/h

250000

E-R - Geen beluchting E-R - Periodiek (20min aan - 60min uit) 14 dm³/h 60°C

ppm VOC

200000

150000

100000

50000

0 0:00

1:00

2:00

3:00

4:00

5:00

6:00

7:00

Tijd (u:min)

Figuur II.2.13 Vergelijking testen op E-R Vergelijking elektro-reclamatie

60000 E-R - Continu - 60°C - 14 dm³/h

50000 E-R - Geen beluchting E-R - Periodiek (20min aan - 60min uit) 14 dm³/h 60°C

ppm VOC

40000

30000

20000

10000

0 0:00

1:00

2:00

3:00

4:00

5:00

6:00

7:00

Tijd (u:min)

Figuur II.2.14 Vergelijking testen E-R deel 2


68

Algemene besluiten Het terrein waar vroeger Carcoke NV zijn activiteiten uitvoerde heeft een zwarte vlek nagelaten op de bodemkaart. De bodem en het grondwater zijn sterk verontreinigd door het productieproces van de cokes. De verontreinigen die terug gevonden worden zijn voornamelijk PAK’s, teer, BTEX, minerale olie en zware metalen. De OVAM staat in voor de ambtshalve sanering van het terrein. Er zijn al enkele studies uitgevoerd waarin bepaalde saneringstechnieken worden voorgesteld, de meest effectieve technieken zijn echter duur. Een ander probleem is de lithologie van het terrein. Op verschillende locaties en dieptes bevinden zich veenlagen. Over de formatie van veen is in de literatuur veel gekend, maar over de fysische en chemische eigenschappen liggen de gevonden waarden in de literatuur soms ver uiteen.

Via dit eindwerk worden de aanwezige veenlagen gekarakteriseerd. Eenvoudige parameters zoals bulkdensiteit, watergehalte, organische stof zijn bepaald. De gevonden waarden komen overeen met waarden vanuit de literatuur. De meeste veronderstellingen zoals dat veen een hoog watergehalte heeft en een hoog organisch stofgehalte zijn hier ook bevestigd. Om een gedacht te krijgen van de doorlaatbaarheid van veen werd de formule van Krumbein en Monkl via een zeeftest en korrelgrootteverdeling toegepast. Volgens deze werkwijze zou veen een hoge doorlaatbaarheid hebben voor water, wat niet strookt met de werkelijkheid. Want een eenvoudige test, waarbij een kolom met veen telkens met meer water werd doorstroomd, toont aan dat het telkens langer en langer duurde vooraleer de kolom met veen ontwatert. Hieruit kan besloten worden dat de formule van Krumbein en Monkl een omslachtige en indirecte manier is voor de bepaling van de doorlaatbaarheid. Bij minder doorlaatbare bodems zoals veen moet een andere permeabilteittest uitgevoerd worden zoals de ‘falling head’ methode. Deze methode werd toegepast in het bodemsaneringsproject opgesteld door het studiebureau Soresma NV en hierin werd een lage doorlaatbaarheid voor het veen gemeten. Hoewel het terrein maar 45 hectare groot is en sommige veenlagen dicht bij elkaar liggen is er toch een verschil in samenstelling van het veen. Onder de microscoop ziet men duidelijk dat er verschillende stadia van afbraak aanwezig zijn in de veenlagen. Dit verschil kan liggen aan de verschillende soorten plantaardig materiaal waaruit het veen gevormd wordt of aan verschillende zuurstofgehaltes. ___________________________________________________________________________ Deel III – Algemene besluiten

69

In het tweede gedeelte van het eindwerk worden verschillende saneringstechnieken getest op hun haalbaarheid via een opstelling met een PID-meter. Deze kan geen exacte vuilvracht van een bepaalde component meten, maar de meting geeft wel een indicatie van de grootte. Als eerste initiële test wordt nagegaan of er wel degelijk emissie is van vluchtige organische componenten naar de lucht. Met de PID-meter wordt aangeduid dat er wel degelijk nalevering is naar de lucht toe. Of dit enkel het geval is wanneer het veen in contact komt met de lucht en dit niet gebeurd wanneer het veen ter plaatse in de bodem zit moet verder onderzocht worden. Bij deze test wordt het veen ook belucht om te achterhalen of er bij beluchting een grotere emissie is van vluchtige organische componenten. Ook dit wordt aangetoond en waaruit blijkt dat het nuttig is om over te gaan op het testen met een proefopstelling. Drie saneringstechnieken werden gekozen om hun haalbaarheid te testen. Dit zijn bodemluchtextractie, airsparging en elektro-reclamatie. Deze laatste techniek is al effectief gebleken voor saneringen op weinig doorlaatbare bodems zoals veen en klei. De proefopstelling bestaat uit een beluchtingssysteem dat telkens een zelfde hoeveelheid veen belucht. De lucht wordt daarna geleid langs een PID-meter. Deze meet alle vluchtige organische componenten. Omdat geen elektroden beschikbaar zijn wordt ter vervanging een warmwaterbad gebruikt om het veen te verwarmen. Uit alle testen blijkt elektro-reclamatie telkens de grootste vuilvracht te hebben. Door het verhitten van de bodem stijgt de constante van Henry en vergroot de dampspanning van de verontreinigingen zodat deze overgedragen worden naar de gasfase en kunnen vervluchtigen.

Alle drie de saneringstechnieken vertonen een verwijdering van de verontreinigingen. Wel dienen enkele opmerkingen gemaakt te worden. Bij het toepassen van bodemluchtextractie wordt zuurstof aan de bodem toegevoegd. Wanneer veen droog staat en in contact komt met zuurstof ontstaat er een oxidatie van het veen waarbij CO2 vrijkomt en na verloop van tijd enkel het stabiele eindproduct humus gevormd wordt. Dit heeft als gevolg dat het veen inklinkt en er zo een bodemdaling ontstaat. Hiermee moet dus zeker rekening gehouden worden als men deze techniek wil toepassen op het terrein voor zaken in verband met stabiliteit. De beste techniek blijkt elektro-reclamatie te zijn. Deze techniek wordt nog niet veel toegepast maar is volgens verschillende projecten effectief en kostenefficiënt, vooral op terreinen met slecht doorlatende bodems en hotspot zoals hier bij Carcoke het geval is. Ook moet rekening gehouden worden met het feit dat sommige veenlagen zich bevinden onder kleilagen zoals te zien is op de boorprofielen. Elektro-reclamatie blijkt ook te gaan op ___________________________________________________________________________ Deel III – Algemene besluiten

70

klei maar hierbij bestaat het gevaar dat door het plaatsen van de elektrodes in de kleilaag scheuren ontstaan en zo de verontreiniging zich verder kan verspreiden. De mogelijkheid van verdere verspreiding dient eerst onderzocht te worden. Als veen zich onder de kleilagen bevindt dan wordt het ook moeilijker om deze laag te saneren via elektro-reclamatie. Wanneer een van de drie vooropgestelde technieken gekozen wordt, is het ten sterkste aangeraden om via een pilootproef op het terrein eerst testen uit te voeren.

___________________________________________________________________________ Deel III – Algemene besluiten

71

Literatuurlijst [1]

OVAM, Oprichting en bevoegdheden, Beschikbaar op het World Wide Web: http://www.ovam.be/jahia/Jahia/pid/1581 [30.09.2007]

[2]

Vlaamse parlement, Handelingen, Beschikbaar op het World Wide Web: http://jsp.vlaamsparlement.be/docs/handelingen_commissies/20052006/c0m024lee4-13102005.pdf [30.09.2007]

[3]

Soresma, Soresma, Beschikbaar op het World Wide Web: http://www.oranjewoud.nl/index.cfm/site/Soresma/pageid/A5D065D5-3048-7291FDC0D0BD8CB45110/refreshcache/true/index.cfm/ [06.10.2007]

[4]

VVIA, Carcoke Geschiedenis, Beschikbaar op het World Wide Web: http://www.carcoke.be/schema.php?lan=ned&pag=tek# [07.10.2007]

[5]

kooksfabriek.be,

Historiek,

Beschikbaar

op

het

World

Wide

Web:

http://www.kooksfabriek.be/nl/over%20carcoke%20historiek.html [07.10.2007]

[6]

De Winter, K., Verwijdering en verwerking van puin en asbest van cokesovens, Kortrijk, Hogeschool West-Vlaanderen, departement Provinciale Industriële Hogeschool, 2006, Eindwerk tot het behalen van de graad van industrieel ingenieur milieukunde

[7]

U.S. Environmental Protection Agency, Coke Production, Beschikbaar op het World Wide Web: http://www.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch12/draft/d12s02_jul07.pdf [13.10.2007]

[8]

kooksfabriek.be,

Productieproces,

Beschikbaar

op

het

World

Wide

Web:

http://www.kooksfabriek.be/nl/over%20carcoke%20productieproces.html [13.10.2007]

___________________________________________________________________________ Literatuurlijst

72

[9]

Eurofins,

Analysegroepen,

Beschikbaar

op

het

World

Wide

Web:

http://www.analytico.com/images/productinfo_pak.pdf [26.04.2008]

[10]

California Department of Toxic Substances Control, Assessing Risk, Beschikbaar op het World Wide Web: http://www.dtsc.ca.gov/AssessingRisk/upload/Henrys-lawfactsheet.pdf [26.04.2008]

[11]

Verschatse, J., Literatuuronderzoek : haalbaarheid van biologische sanering te

Carcoke, Kortrijk, Hogeschool West-Vlaanderen, departement Provinciale Industriële Hogeschool, 2006, Eindwerk tot het behalen van de graad van industrieel ingenieur milieukunde

[12]

National Toxicology Program Department of Health and Human Services, Report on

Carcinogens

(RoC),

Beschikbaar

op

het

World

Wide

Web:

http://ntp.niehs.nih.gov/ntp/roc/eleventh/profiles/s048coal.pdf [26.04.2008]

[13]

Stichting Kennisontwikkeling kennisoverdracht bodem, Productsheet, Beschikbaar op het World Wide Web: http://www.skbodem.nl/upload/documents/pro/productsheet%20SV-318.p2.keur.pdf [26.04.2008]

[14]

Brown Derick, Gupta L., e.a. ‘Comparative assesment of coal tars obtained from 10 former manufactured gas plant sites in the Eastern United States.’ Chemosphere (2006)65, pp. 1562-1569.

[15]

Openbare Vlaamse Afval Maatschappij, Code van goede praktijk : Natuurlijke

attenuatie, 97 p., p.19-35, januari 2003. [16]

The Three Engineers, Gasfabrieken - Cyaniden, Beschikbaar op het World Wide Web: http://www.engineers.nl/ [03.11.2007]

[17]

Vito (R. Lookman, J. Gemoets) TTE (G. Van der Sterren, A. Alphenaar),

Karakterisering Minerale Olie, Beschikbaar op het World Wide Web: http://www.oliekarakterisatie.nl/pdf/eindgebruikersrapport.pdf [15.10.2007]


73

[18]

Vlaamse Milieumaatschappij, Zware metalen, Beschikbaar op het World Wide Web: http://www.vmm.be/lucht/luchtkwaliteit/luchtvervuilende-stoffen/welke/zwaremetalen.html [15.10.2007]

[19]

Berendsen, H.J.A., De vorming van het land: inleiding in de geologie en de geomorgologie, vierde druk. Assen, Van Gorcum, 2004, p.222-228

[20]

Bodem en milieu, Bodem: eigenschappen en processen, Heerlen: Open Universiteit,1993, p.85-86

[21]

Hoogheemraadschap

van

Rijnland,

Peilbeheer

in

veenweide

gebied:

een

literatuurstudie, 60 p., p.14-17, januari 2003. [22]

Paavilainen, E., Päivänen, Peatland Forestry: Ecology and principles. Springer, 1995, p.40-47

[23]

Martin, E., Warburton, Geomorphology of upland peat: Erosion, Form and Landscape. Oxford: Blackwell Publishing, 2007, p.4-6

[24]

Van Daele, V., De invloed van veenlagen op het gedrag van DNAPLs in de verzadigde

zone, Kortrijk, Hogeschool West-Vlaanderen, departement Provinciale Industriële Hogeschool, 2004, Eindwerk tot het behalen van de graad van industrieel ingenieur milieukunde

[25]

Soresma

n.v.,


Carcoke

NV,

11/09/2003,

126p.,

NV,

11/09/2003,

126p.,

NV,

11/09/2003,

126p.,

Identificatienummer: 120678091/kvn, p. 27-38

[26]

Soresma

n.v.,


Carcoke

Identificatienummer: 120678091/kvn, p. 78-82

[27]

Soresma

n.v.,


Carcoke

Identificatienummer: 120678091/kvn, p. 89

[28]

Senternovem,

Bodemrichtlijn,

Beschikbaar

op

het

World

Wide

Web:

http://www.bodemrichtlijn.nl/bodembeheer/ [08.10.2007] ___________________________________________________________________________ Literatuurlijst

74

[29]

Federal Remediation Technologies Roundtable, 4.6 Fracturing, Beschikbaar op het World Wide Web: http://www.frtr.gov/matrix2/section4/D01-4-5.html [26.04.2008]

[30]

Naval Facilities Engineering Command, ImagesERB, Beschikbaar op het World Wide Web: https://portal.navfac.navy.mil/portal/page?_pageid=181,5364943&_dad=portal&_sch ema=PORTAL [09.10.2007]

[31]

VITO, Best Beschikbare Technieken bij het uitvoeren van bodemsaneringsprojecten en bij grondreinigingscentra Beschikbaar op het World Wide Web: http://www.emis.vito.be/EMIS/Media/BBT_rapport_bodemsanering_volledig.pdf [08.10.2007]

[32]

Federal Remediation Technologies Roundtable, Table of Contents, Beschikbaar op het World Wide Web: http://www.frtr.gov/matrix2/section1/toc.html [09.10.2007]

[33]

Holland Milieutechniek, Electrobioreclamatie organisch,, Beschikbaar op het World Wide Web: http://www.hollandmilieu.com/NL/technieken/Electrobioreclamatieorganisch.htm [11.10.2007]

[34]

Lageman Reinout, Clarke R., e.a. ‘Electro-reclamation, a versatile soil remediation solution’ Engineering geology (2005)77, pp. 191-201.

[35]

Federal Remediation Technologies Roundtable, 4.10 Thermal treatment, Beschikbaar op

het

World

Wide

Web:

http://www.frtr.gov/matrix2/section4/D01-4-9a.html

[26.04.2008]

[36]

Steenhoudt, D., Bogaerts, N., Eindrapport Technische Verslag: Optimalisatie van

bodem- en grondwatersanering van gechloreerde solventen, 2000, 158p. [37]

Ing. W. Platteau, Practicum & werkcollege milieu, cursus gedoceerd in het kader van het vak Milieukunde, Hogeschool West-Vlaanderen, departement Provinciale Industriële Hogeschool, 2003, PIH0115.


75

[38]

De Vries, J.J., Inleiding tot de hydrologie van Nederland, derde druk. Amsterdam, Rodopi, 1994, p.127

[39]

Soresma

n.v.,


Carcoke

NV,

11/09/2003,

126p.,

Identificatienummer: 120678091/kvn, p. 45

[40]

Dr. A. Dermaux, Luchtkwaliteitsmetingen Deel I en II, cursus gedoceerd in het kader van het vak Luchtbehandeling, Hogeschool West-Vlaanderen, departement Provinciale Industriële Hogeschool, 2006.

[41]

Euro-index, Photo Ionisatie Detectie, Beschikbaar op het World Wide Web: http://www.euro-index.nl/illustraties/PID.gif [03.04.2008]

[42]

Great

Fen,

Downloads,

Beschikbaar

op

het

World

Wide

Web:

http://www.greatfen.org.uk/pdfs/gfbrochure.pdf [26.04.2008]


76

Bijlagen Bijlage 1 - Saneringsprojecten met elektro-reclamatie op organische compontenten........ - 2 Bijlage 2 - Analyses verkregen veen ............................................................................ - 3 Bijlage 3 - Kartering veen........................................................................................... - 7 Bijlage 4 - Boorprofielen............................................................................................. - 8 Bijlage 5 - Specificaties MiniRAE 2000 - RAE Systems ................................................. - 14 Bijlage 6 - Resultaten initiële test.............................................................................. - 16 -

___________________________________________________________________________ Bijlagen

-1-

Bijlage 1 - Saneringsprojecten met elektro-reclamatie op organische componenten [34]

___________________________________________________________________________ Bijlagen

-2-

Bijlage 2 - Analyses verkregen veen

___________________________________________________________________________ Bijlagen

-3-

___________________________________________________________________________ Bijlagen

-4-

___________________________________________________________________________ Bijlagen

-5-

___________________________________________________________________________ Bijlagen

-6-

Bijlage 3 - Kartering veen

___________________________________________________________________________ Bijlagen

-7-

Bijlage 4 - Boorprofielen

___________________________________________________________________________ Bijlagen

-8-

___________________________________________________________________________ Bijlagen

-9-

___________________________________________________________________________ Bijlagen

- 10 -

___________________________________________________________________________ Bijlagen

- 11 -

___________________________________________________________________________ Bijlagen

- 12 -

___________________________________________________________________________ Bijlagen

- 13 -

Bijlage 5 - Specificaties MiniRAE 2000 - RAE Systems

___________________________________________________________________________ Bijlagen

- 14 -

___________________________________________________________________________ Bijlagen

- 15 -

Bijlage 6 - Resultaten initiële test PID-meting 1 Onverzadigd veen Tijd (min) 1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285

ppm 5662 1470 195 109 92 56,8 38,4 29,7 22,4 20,3 16,2 12,6 12,3 10,9 10,2 9,4 8,2 7,6 7,7 7 6,3 6,2 5,9 5,7 5,7 5,4 5,3 5,3 5,2 5,2 4,9 4,8 4,9 4,8 8,6 8,2 8 7,9 7,5 7,7 7,4 7,6 7,2 7 6,4 6,3 6,1

PID-meting 2 Onverzadigd veen + Luchttoevoer Tijd (min) ppm 1 1552 5 987 10 200 15 116 20 87,5 25 41,2 30 15,3 35 6,1 40 2,9 45 3,1 50 2,1 55 1,2 60 1,1 65 1,1 70 0,9 75 1,1 80 0,9 85 0,9 90 0,8 95 0,8 100 0,8 105 0,9 110 0,9 115 0,9 120 0,7 125 0,7 130 0,8 135 0,8 140 0,9 145 0,7 150 0,8 155 0,7 160 0,7 165 0,7 225 42,3 230 38,1 235 22,4 240 10,6 245 4,7 250 1,9 255 0,5 260 0,2 265 0,2 270 0,3 275 0,1 280 0,1 285 0,1

PID-meting 3 Verzadigd veen + Luchttoevoer Tijd (min) ppm 1 601 5 568 10 296 15 206 20 182 25 158 30 142 35 124 40 107 45 91,5 50 80,2 55 70,7 60 59,2 65 47,8 70 41,1 75 35,6 80 30,2 85 25,2 90 24,1 95 23 100 22,6 105 20,4 110 18,8 115 18,1 120 17,5 125 17,2 130 17 135 16,5 140 16,1 145 15,9 150 15,7 155 15,1 160 14,5 165 14 225 416 230 153 235 75 240 41,9 245 39,6 250 39,1 255 38,5 260 38,3 265 37,5 270 37,4 275 35,3 280 35 285 34,2

___________________________________________________________________________ Bijlagen

- 16 -

290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 405 410 415 420 425 430 435 440 445 450 455

5,9 5,8 5,4 5,2 5,1 5 5 5,1 5 5 5,2 5 7,5 7,9 7,4 7,6 7,4 7 6,5 6,4 6,5 6,2 6,4

290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 405 410 415 420 425 430 435 440 445 450 455

0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 213 146 36,8 9,7 3,2 1,6 0,7 0,5 0,2 0,2 0,2

290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 405 410 415 420 425 430 435 440 445 450 455

33,9 33,7 33,1 32 31,6 31,2 30,8 30,3 28,4 27,9 27,9 26,5 312 174 80,3 63,2 61,9 59,1 56,9 53,1 52 51,2 49,6

___________________________________________________________________________ Bijlagen

- 17 -

Masterproef. Onderzoeksstudie naar een saneringstechniek toepasbaar op veenlagen op de site Carcoke. Mieke Vanhessche

Recommend Documents